Каркас одноэтажного деревянного здания. Курсовая работа (п). Неопределено.
💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Каркас одноэтажного деревянного здания
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Санкт-Петербургский
Государственный Технический Университет
Пояснительная
записка к курсовому проекту
«Каркас
одноэтажного деревянного здания»
2.
Конструирование и расчет покрытия здания.
2.2.
Подбор сечения рабочего настила.
2.3.
Подбор сечения стропильных ног.
3.
Расчет и конструирование элементов ферм.
3.2.
Определение усилий в стержнях ферм.
3.3.
Подбор сечений элементов ферм.
4.
Расчет и конструирование узлов ферм.
Проектируется
одноэтажное здание с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют
последовательно расположенные рамы, образованные двумя колоннами и ригелем. В
качестве ригеля используется треугольная деревянная ферма. Колонны жестко
закреплены в фундаменте в плоскости рамы и шарнирно в плоскости стены.
Пространственная
жесткость здания обеспечивается связями, объединяющими отдельные рамы.
Рассмотрим
треугольную деревянную ферму.
В фермах
различают следующие элементы:
Все элементы
фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек,
которые выполняются из стального кругляка.
Высота фермы
определяется по пролету:
h ф
=1/4L ф при L ф <=14 м – 6-ти панельная ферма
h ф =1/5L ф
при L ф >=14 м - 8-ми панельная ферма
Точки
пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:
Расстояние между
соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(l п ). В этом
проекте рассмотрена равно панельная ферма.
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 до 6
метров. Так как проектируемое здание отапливаться не будет (т.е. покрытие будет
не утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 4-му снеговому
району, зададим 12 по 4 м и по крайние по 4 м.
Высота здания,
пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.
Конструктивная
схема каркаса одноэтажного деревянного здания с треугольной 6-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 1
м.
2.
Конструирование и расчет покрытия здания.
2.2.
Подбор сечения рабочего настила.
Рабочий настил
рассчитывается на прочность и прогиб, как неразрезная 2-х пролетная балка.
Расчет рабочего
настила по первой группе предельных состояний.
Первое сочетание
нагрузок: постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).
Таблица 1.
Нагрузки собственного веса.
Ковер руберойда на битумной
мастике
g н –
нормативная нагрузка собственного веса;
g - коэффициент надежности по
нагрузке собственного веса;
g - расчетная
нагрузка собственного веса.
Определим
снеговые нагрузки. Снеговой район = 4 Þ P н = 150 кгс/м 2
Для
определения коэффициента надежности по снеговой нагрузке воспользуемся
следующим правилом:
Если g н /p н *cosa <= 0.8, то g A = 1.6
Если g н /p н *cosa >= 0.8, то g A = 1.4
В нашем случае: g н
/ р н =27,5 / 150*0,93 = 0,2 => g = 1.6
Далее определяем
погонные нагрузки g’ и p’.
g' = g * b * cosa *g A = 33,6 * 1,6 * 0,93 * 1 = 40,93 кгс/м
где b – ширина
полосы сбора нагрузки (b = 1 м);
a - угол наклона кровли к
горизонту (cosa = 0,93).
p’ = p н * g * b * (cosa) 2 = 150 * 1.6 * 1
* 0.93 2 = 206,4 кгс/м
W - момент
сопротивления рабочего настила;
R изг -
расчетное сопротивление изгибу (R изг = 130 кгс/см²);
m в -
температурно-влажностный режим-коэффициент, учитывающий работу древесины,
зависящий от отапливаем ости здания (так как здание не отапливается m в =
0.9).
М max =
0.125 * (g’+ p’) * L² = 0.125 * (40,93 + 206,4) * 1² = 3092 кгс*cм
W = b * h² / 6 = 75 * 1.9² /
6 = 45,125 cм³
s = 3092 / 45,125 = 68,52
кгс/см² < R изг * m в = 130 * 0.9 = 117 кгс/см 2
Второе сочетание
нагрузок: постоянная (собственного веса) + монтажная.
М max = 0.07 * g’ * L² + 0.207 * 2 * Q * L
где Q – расчетная
монтажная нагрузка.
где Q н
– нормативная монтажная нагрузка (Q н = 100 кгс);
g - коэффициент надежности по
монтажной нагрузке (g = 1.2).
M max =
0.07 * 2.5 2 * 40,93 + 0.207 * 2 * 120 * 2.5 = 14210 кгс*см
s = 14210 / 45,125 = 314.9
кгс/см² > R изг * m в = 130 * 0.9 = 117 кгс/см 2
Выбираем
следующее значение h = 2.5 см
s = 14210 / 78,125 = 181.89
кгс/см² > R изг * m в = 130 * 0.9 = 117 кгс/см 2
Выбираем
следующее значение h = 3,2 см
s = 14210 / 170,7 = 83.25
кгс/см² < R изг * m в = 130 * 0.9 = 117 кгс/см 2
Вывод: в результате
проверки принимаем h = 3.0 см.
Расчет
рабочего настила по второй группе предельных состояний.
Сочетание
нагрузок: постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).
Проверка
заключается в определении прогиба f.
f=5 / 384 * (g’ +
p’) * l 4 / EI <= [ f ] = L / 150 = 242.6 / 150 = 1.62 cм,
где E – модуль
нормальной упругости (E = 1 * 10 5 кг/см 2 );
I = bh³ / 12
= 100 * 3,2³ / 12 = 273 см 4
При расчете по
второй группе предельных состояний g = 1.
g’’ =
g н * g * b * cosa = 27.5 * 1 * 1* 0.93 = 25,6 кг/м
p’’ = р н
* g * b *
cos²a = 150 * 1 * 1 * 0.93 2 = 129,74 кг/м
f = 5 / 384 *
(25,6 + 129,74 ) *10 -2 *10 8 / (1 * 10 5 * 273)
= 0,74 см > 0,67 cм
Выбираем
следующее значение h = 4.0 см
f = 5 / 384 * (25,6 + 129,74 ) *10 -2
*10 8 / (1 * 10 5 * 533,33) = 0,37 см < 1.62 cм
Вывод: в
результате расчета выбираем h = 4 см.
2.3.
Подбор сечения стропильных ног.
Расчетный
пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:
где a – длина
панели фермы (a = 2.5 м)
Расчет по первой
группе предельных состояний.
g’ = g * b’ * cosa + r * b * h * cosa * g
где g - коэффициент надежности по
нагрузке (g = 1.1);
r - плотность древесины (r = 500 кг/м³);
b, h –
характеристики сечения (b=12,5 cм; h=15 cм (из сортамента)).
b’ - ширина
полосы сбора нагрузки (b’=1 м).
g’ = 31 * 1 *
0.93 + 500 * 0.125 * 0.15 * 1.1 = 34,6 кгс/м
p’ = p н *
g * cosa * b’ = 150 * 1.1 * 0.93 * 1
= 142,7 кгс/м
М max =
(g’ + p’) * L² / 4 = (34,6 + 142,7) * 2.69² / 4 = 508.52 кгс*м
W тр =
M max / (R uзг * m в ) = 50852 / (130 * 0.9) =
434,6 см³
W = bh² / 6
= 12,5 * 15 2 / 6 = 468,75 см³ > W тр = 434,6 см³
Расчет по второй
группе предельных состояний.
f = 5 / 384 * (g’
+ p’) * L 4 / EI <= [ f ] = L / 200 = 269 / 200 = 1.35 см
I = bh 3 / 12 =
12.5 * 15 3 / 12 = 3515,7 см 4
g’ = g * b’ * cosa * g + r * b * h * cosa * g * b’ =
= 27,5 * 1 * 0.83 * 1 +
500 * 0,125 * 0.15 * 0.93 * 1 *1 = 34,95 кгс/м
p’= pн * (cosa) 2 * g * b’ = 150 * 0.8649 * 1 * 1 = 129,74
кгс/м
f = 5 / 384 * (34,74 + 129,74) * 2,69 4
* 10 -2 *10 8 / (1 * 10 5 * 3515,7) = 0.32 см <
[ f ] = 1.35 см
Вывод: брус
сечением 12,5 х 1.5 см удовлетворяет требованиям.
Расчет сечения
прогона производится по двум группам предельных состояний.
g’ = g * cosa * а/cosa + g r b h * а/cosa * n / L * cosa + 2 b’ h * cosa * r g,
где b, h –
характеристики сечения стропильных ног (b = 7.5 см, h = 12.5 см);
a – расстояние
между прогонами по горизонтали (a = 2.17 м);
2 * b’ x h = 2 *
5 x 20 см – сечение прогона.
g’ = 31 * 2.5 +
1.1 * 5 * 0.15 * 0.125 * 500 * 2.5 / 4 +
+ 0.175 * 0.05 *
0.93 * 500 * 1.2 = 77.5 + 35.2 + 4.2 = 117.6 кгс/м
p’ = 150 * 1.6 *
0.93 2 * 2.5 = 558 кгс/м
Проверка сечения
по первой группе предельных состояний.
М max = (g’ + p’) * l² / 12 = (117.6 + 558) * 4
2 / 12 = 83361 кгс*см
W = 2 b’ h² / 6 = 2 * 5 * 20 2
/ 6 = 687.8 см 3
W тр = М max / m в * R u = 83361 / 0.9*140 = 687.8 см 3
Проверка сечения
по второй группе предельных состояний.
f < [ f ] = L / 200 = 400 / 400 = 1 см
f = 5 / 384 * (g’ н + p’ н ) * L 4 / EI
g’ н = g’ / g = 117.6 / 1.1 = 110.87 кгс/м
p’ н = p’ / g = 558 / 1.6 = 348.75 кгс/м
I = 2 b’ h 3 /
12 = 2 * 5 * 20 3 / 12 = 6666.7 см 4
f = 5 / 384 * (1.1 + 3.5)
* 400 4 / (1 * 10 5 * 6666.7) = 0.46 см < [ f ] = 1 см
Вывод: брус
сечением 5 х 20 см удовлетворяет требованиям. Так как крайние пролеты
сокращены, то условия прочности и по прогибам выполняются и для них.
Зададим диаметр
гвоздя d гв = 5.5 мм.
Определяем a =
0.21 L – 23 d гв = 0.21 * 400 – 23 * 0.55 = 71.35 cм
Определяем Q =
Mоп / a = 86666.7 / 71.35 = 1214.7 кгс
Определяем T гв
= Q / 2 = 607.35 кгс
Определяем T 1гв
= 400 * d 2 гв = 121 кгс
Находим
количество гвоздей n = Tгв / T1гв = 607.35 / 121 = 5.02 ,
3.
Расчет и конструирование элементов ферм.
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 св = (g + p сн ) / ( 1000 / (L * k св ) - 1)=459.6/37.66=12.2
где d – длина панели,
измеряемая вдоль верхнего пояса фермы;
b, h – характеристики сечения
прогона.
k св – коэффициент,
зависящий от типа и конструкции фермы (k св = 5)
P = p’ 1 B = 4*558 = 1222 .19 кгс = 2232 кг
3.2. Определение усилий в стержнях фермы.
Расчет выполняется на
единичных нагрузках, приложенных к половине фермы.
Снег по лев. Пол. + соб. вес по всей ферме
3.3. Подбор сечений элементов ферм.
Выбираем стержень с
наибольшим сжимающим усилием. В данном случае это стержни 1, 6, N = 7.79 тс.
R с = 130 кгс/см 2
; m в = 1; b = 12.5 см
h тр = N / (R с
* m в * b) = 18800 / (130 * 1 * 12.5) = 11,6 см
Округляем в большую сторону
до ближайшего сортаментного значения h = 12,5 см
j = 1 - 0.8 (l / 100) 2 , при l < 75
L px – расстояние
между узлами верхнего пояса (L px = 2.325 м).
i x = 0.289 h =
0.289 * 12,5 = 3,6 см
L py – расстояние
между двумя смежными прогонами (L py = 2.426 м).
L py = L px ,
так как прогоны установлены в узлах верхнего пояса.
i y = 0.289 b = 0.289 * 12.5 = 3.613 см
N / (j * b * h) = 18800 / (0.74 * 12.5 * 12.5) = 166.9 кгс/см 2
> R с * m в = 130 кгс/см 2
N / (j * b * h) = 18800 / (0.82 *
12.5 * 15) = 122.3 кгс/см 2 < R с * m в = 130
кгс/см 2
Выбираем брус сечением b =
12.5 см; h = 15 см
Выбираем стержень с
наибольшим растягивающим усилием. В данном случае это стержни 7, 8, N = 17.5 тс.
A нт треб = N / (R p * m в ) = 17500/ (100 * 1) = 175 см 2
А п =1.25 * A нт
= 1.25 * 175 = 218.75 см²
Из конструктивных соображений
выбираем брус сечением b = 12.5 см; h = 17.5 см
Выбираем раскосы 14 и 16 с
усилиями N 1 = 3.75 тс и N 2 = 4.48 тс.
R с = 130 кгс/см 2 ;
m в =1; b 1 = b 2 = 12.5 см
L 1 = 2.69 м, L 2
= 3.2 м (из чертежа).
A тр1 = 3750 / (130
* 1) = 28.8 см 2
h тр1 = A тр1
/ b 1 = 28.8 / 12.5 = 2.3 см
Округляем до ближайшего
сортаментного : h 1 = 2.5 см
i x1 = 0.289 h 1
= 0.289 * 2.5 = 0.72 cм
l x1 = L 1 / i x1
= 269/ 0.72 = 373.61
i y1 = 0.289 b 1
= 0.289 * 12.5 = 3.613 cм
l y 1 = L 1 / i y 1 = 269 / 3.613 = 74.5
Так как максимальная гибкость
раскосов не должна превышать l = 150, принимаем значение h 1 = 10 см.
j 1 = 3100 / l 1 2 = 3100 / 93.1 2 = 0.35
N 1 / (b 1
* h 1 * j 1 ) = 3750 / (12.5 * 10 * 0.35) = 85.7 кгс/см 2 <
R с * m в = 130 кгс/см 2
Выбираем брус сечением b =
12.5 см; h = 10 см
A тр2 = 4480 / (130
* 1) = 34.4 см 2
h тр2 = A тр2
/ b 2 = 34.4 / 12.5 = 2,76 см
Округляем до ближайшего
сортаментного : h 2 = 7.5 см
Так как максимальная гибкость
раскосов не должна превышать l = 150, принимаем значение h 2 = 10 см.
j 1 = 3100 / l 1 2 = 3100 / 110.7 2 = 0.25
N 2 / (b 2 * h 2 * j 2 ) = 2480 / (12.5 * 10 * 0.25) = 79.36
кгс/см 2 < R с * m в = 130 кгс/см 2
Выбираем брус сечением b=12.5
см; h=10 см
Выбираем стойку 15 с
наибольшим усилием N = 2.8 тс.
A тр = N / (R р
ст * g с ) = 2800 / (2300 * 1) = 1.22 см²
A полн = A тр
/ 0.75 = 1.22 / 0.75 = 1.63 см 2
A полн = p * d 2 / 4 => d полн
= 1.3 см
4.
Расчет и конструирование узлов ферм.
4.1
Промежуточные узлы фермы. Узел на колодке
R c м а = R c м / (1 + (R c м / R c м 90 *sin 3 a - 1)) = 140/(1+(140/24 – 1)*0,7) = 140/4,4 = 31,8
N р * cosa /B*h вр = 4480*0,93/12,5*3,13 =
106,5
Проверка не
обеспечивается => делаем проверку на скалывание
|(N лев -N пр. )|/B* l скал = R c к.ср. *m в
|N лев -N пр. | = 4,37 - 1,87 = 2.5
R ск.ср. = R ск /(1 + ( l скал /e))
Где: e – эксцентриситет сил скалывания
R ск.ср. = 24/(1+0,25*31.3/8.75) =
12,7кг/см 2
|(N лев -N пр. )|/B* l скал = 2500/12,5*31,3 = 6,4 кг/см 2 <12,7кг/см 2
N = P/4* l ф *h ф =1500/4*1500*300 = 1/1200 = 0,0008 кг
N/B*h вр d = 2.5 см²
Округляем до
ближайшего сортаментного значения d т = 2.5 см
2)
Расчет
болтов (нагелей), прикрепляющих накладки к нижнему поясу.
Диаметр болта
(нагеля) принимаем из конструктивных соображений
D б = h н
п / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.3 см Þ d = 1.84 см
Т б =
250 * d 2 = 250 * 1.5 2 = 562.5 кгс
n б = N н п / (n ср * Т б ) = 13340 / (562.5 * 2) = 11.8 шт Þ n б = 12 шт
R a см = R см / [1 + (R см
/ R 90 см - 1)] * (sina) 3
R см =
130 кгс/см 2 ; R 90 см = 30 кгс/см 2 ; m в
= 1; N в п = 10.65 тс
R a см = 130 / [1 + (130 / 30 - 1) * 0,7] =
100.14 кгс/см 2
s = 10650 / 12.5*15 = 56.89
кгс/см 2 <= 100.14 * 1 = 100.14 кгс/см 2
Опорный вкладыш
удовлетворяет необходимым условиям.
s см = N н п / (2 A нк ) <= R см * m в
A нк >= N н п / (2 R см * m в ) = 13340 / (2 * 130) = 51.3 см 2
Высоту накладок принимаем из
конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса
b нк = A нк / h нк = 51.3 / 12.5 = 4.1 см Þ b нк = 5 см
M max =
3335 * (5 + 6.25) = 37518 кгс*см
W у тр
= М max / (R р ст * g c ) = 37518 / (2100 * 1) = 14.86 см 3
Из конструктивных
соображений выбираем швеллер №20 с W y = 153 см 3 , что
удовлетворяет условию W y >= W у тр
М max =
N н п / 8 * (c + h / 2) = 13340 /8 * (20 + 12.5 / 2) = 63523.31
кгс*см
где c – удвоенное расстояние между кромкой
накладки и осью тяжа;
W x тр = М max / (R y *
g c ) = 6352.31 / (2100 * 1) = 10.89 cм 3
Выбираем
неравнополочный уголок №9/5.6 толщиной 6 мм с W x = 11.67 см 3 , что удовлетворяет условию W x >= W x тр .
7)
Подбор
сечения подферменного бруса.
N верт
= (G+P) * n / 2 = 2833 * 6 / 2 = 8499 кгс
s = N верт / (b п
бр * b) < R 90 см * m в
b п бр
= N верт / (b * R 90 см * m в ) = 8499 / (30 * 12.5 * 1) = 21.3 cм
Выбираем
подферменный брус сечением b = 22 см;
h = 10 см.
f стр = L ф / 200 = 1500 / 200 =7.5 см
2) Расчет болтов
(нагелей), прикрепляющих накладки к нижнему поясу.
Диаметр болта
(нагеля) принимаем из конструктивных соображений
D б = h н
п / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.84 см Þ d = 2 см
Т б =
250 * d 2 = 250 * 2 2 = 1000 кгс
n б = N н п / (n ср * Т б ) = 13340/ (1000 * 2) = 6.67 шт Þ n б = 8 шт
A нк >= N н п / (2 R р * m в ) = 13340 / (2 * 100 * 1) = 66.7 см 2
Высоту накладок принимаем из
конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса
b нк = A нк / h нк = 66.7 / 12.5 = 5.3 см Þ b нк = 7.5 см
Выбираем накладки
сечением b = 7.5 см h = 12.5 см.
1. ”Конспект
лекций по деревянным конструкциям” Ширяев Г. В. - 2003 г.
2. Карлсен
“Деревянные и пластмассовые конструкции”.
3. Кауфман
“Деревянные конструкции”.
Похожие работы на - Каркас одноэтажного деревянного здания Курсовая работа (п). Неопределено.
Реферат: Проблемы развития кадрового потенциала региона
Доклад по теме Лакшми
Реферат: Формирование особенностей Японской эстетики. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Внутренние хранители информации
Учебное пособие: Семиотика кино
Дипломная работа: Совершенствование организации системы профилактики социальной напряженности как фактора дестабилизации муниципальной среды управления
Реферат: Биография Фрэнсиса Бэкона
Реферат: Сравнительная характеристика налоговой системы России и зарубежных стран
Курсовая Работа На Тему Цена Содержание Функции В Рыночной Экономике
Реферат по теме Выработка условий торговых договоров
Сочинение На Тему Лучший Друг 3 Класс
Реферат Сколько Страниц Минимум
Сочинение Мой Удивительный День 2 Класс
Практическая Работа Номер 12
Курсовая работа по теме Реклама в туризме
Курсовая работа по теме Совершенствование организации рабочих мест на предприятии
Статья На Тему Правовое Регулирование Оказания Медицинских Услуг: Проблемы Совершенствования
Практическая Работа Сфера
Учет Прибыли Курсовая
Что Нужно Прочитать Для Декабрьского Сочинения
Реферат: Total Quality Management Essay Research Paper What
предыдущего года [10]
Реферат: Twilight Zone Essay Research Paper Enter sounds