Курсовая работа (т): Деревянные конструкции

Деревянные конструкции

Расчёт клеефанерной панели

Сбор нагрузок

Определение полной нагрузки:

норматинной: qn= (q + P)·1,5 = (420 + 1600)·1.5 = 3,03 КН/м

расчётной: qр = (qр + P)·1,5 = (480 + 1600)·1.5 = 3,12 КН/м

Определение приведённых характеристик.

Приведённая ширина панели: Впр = 0,9·Вп = 0,9·1,5 = 1,35 м;

Приведённый момент инерции панели:

Приведённый момент сопротивления панели:

Проверка панели на прочность:

Максимальный изгибающий момент в середине пролёта:

Напряжения в растянутой обшивке:

где 0,6 - коэффициент, учитывающий снижение расчётного сопротивления фанеры в растянутом стыке при соединении «на ус».

Расчёт на устойчивость сжатой обшивки:

при расстоянии между продольными ребрами в свету с1 = 430 мм и толщине фанеры sf = 0,8 мм

c1/sf = 43/0,8 = 53,75 > 50, следовательно,

Расчёт на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки:

 ,

Приведённый статический момент верхней фанерной обшивки относительно

нейтральной оси:

Расчётная ширина клеевого соединения:

bрас= 4·4,2 = 16,8 см;

Проверка панели на прогиб.

Относительный прогиб панели:

Фактический прогиб панели не более допустимого.

Расчёт арки

Несущими конструкциями покрытия являются клееные трёхшарнирные арки пролётом 19,2 м из гнутых досок с металлической затяжкой. Шаг арок 5,3 м. Ограждающая часть покрытия состоит клеефанерных панелей, укладываемых непосредственно на арки. Кровля рубероидная.

f = 4,7м; l / f = 19,2 / 4,7 = 4,1 м;

Радиус арки:

12,2 м;

Центральный угол дуги полуарки:

= 0,6; a = 53о; 2a = 106о;

Длина дуги арки:

 22,56 м;

Координаты точек оси арок вычисляем по формуле:

Сбор нагрузок

Коэффициент, учитывающий разницу между длиной дуги арки и ее проекцией:

k = S/ L = 22,56/ 19,2 = 1,2;

Нормативная нагрузка от покрытия: q = 0,42 кН/м2;

Учитывая, что около половины веса панели составляет вес утеплителя и рулонной кровли, коэффициент надёжности по нагрузке для веса панели принимаем 1,2: gпан = 0,42· 1,2 = 0,50 кН/ м2;

Собственный вес арки определяем при kсв= 3 по формуле:

На 1 м2 горизонтальной проекции:

 кН/ м2

Нагрузка от снегового покрова для III района So= 1кН/ м2

Отношение нормативного значения собственного веса покрытия к нормативному значению веса снегового покрова

Определение коэффициентов μ1 и μ2, учитывающих форму покрытия:

μ1=  μ2=2.

Расчётная нагрузка, приходящаяся на 1 м горизонтальной проекции арки, при шаге арок 5,3 м: gp = (0,48 + 0,08) · 1,1 · 5,3 = 3,27 кН/ м;

от снегового покрова:

S1 = 0,82 ·5,3 · 1,1 = 4,78 кН/ м;

S2 = 3,2 ·5,3 · 1,1 = 18,66 кН/ м;

Статический расчёт арки

Максимальный изгибающий момент возникает в арке вблизи четверти пролёта. Поэтому усилия в арке определяем только для двух промежуточных точек с координатами по оси х равными 4,8 и 14,4 м. Начало координат принимаем на левой опоре.

Для вычисления усилий в арке от равномерно распределённой постоянной и временной нагрузок выполним расчёт арки на единичную равномерно распределённую нагрузку q = 1 кН/ м, расположенную на левой половине пролёта. Усилия в арке при нагрузке на всём пролёте получаются алгебраическим суммированием усилий, полученных от одностороннего загружения в симметрично расположенных точках арки.

Опорные реакции:

кН; кН;

Распор: кН

Вычисляем моменты от единичной нагрузки:

При действии снеговой нагрузки, расположенной по треугольнику, на половине пролета арки вертикальные опорные реакции:

кН; кН;

Распор: кН

Вычисление изгибающих моментов при одностороннем загружении треугольной снеговой нагрузкой:

Сопоставление значений изгибающих моментов от снеговой нагрузки, приведённых в таблице, показывает, что расчётным является загружение нагрузкой, распределённой по треугольнику. Расчётные моменты: положительный +96,63 кНм; отрицательный -46,71 кНм. Для этих сечений (х = 4,8 м и х = 14,4 м) находим Nx = Н·cosj + Q0·sinj - нормальную силу, Q0 - поперечная сила в простой балке:

от треугольной снеговой нагрузки:

Q4,8 = VB = 14,93 кН; Q14,4 =

Qn = (VA - xq) · qp:

Q4,8 = (9,6 - 4,8 · 1) · 3,27 = 15,7 кН;

Q14,4 = (9,6 - 14,4) · 3,27 = -15,7 кН;

Суммарное значение Q:

Q4,8 = 14,93 + 15,7 = 30,63 кН;

Q14,4 = -29,86 - 15,7 = -45,56 кН;

Суммарный распор при этом нагружении:

Н = 30,49 + 14,4 · 3,27 = 77,58 кН.

Вычисление продольных сил в арке

Конструктивный расчет арки

Принимаем сечение арки из 18 досок толщиной 33 мм (до острожки 40 мм), шириной 150 - 4 = 136 мм. Высота сечения арки h = (1/30…1/50) l = 3,3 · 18 = 59,4 см.

Расчёт на прочность производим по формуле:

r / a = 12200 / 33 = 370 > 250, mГН = 1, mб = 0,97.

Изгибающий момент МД на полуарке определяем как для шарнирно-опертого элемента, считая эпюру изгибающих моментов на полуарке от действия поперечных нагрузок (равномерно распределённой от собственного веса покрытия и снеговой, распределённой по треугольнику), близкой по очертанию к параболической. Тогда:

МД = ; М = 96,63 кНм; ;

Сжимающую силу N принимаем в ключевом сечении арки от постоянной и временной односторонней нагрузки, распределённой по треугольнику

NК = Н; NК = 77,58 кН; φ = 3000 / λ2 ; λ = lo / rx

rx = 0,289 h = 0,289 · 59,4 = 17,17 см; lo = 0,58 S

где S - полная длина арки, см;

lo = 0,58 · 2256 = 1309 см,

Гибкость арки λ = φ =

Fбр = 13,6 · 59,4 = 807,8 см2 Wх = см3;

;

МД =  кНм;

 < 15 · 0,97 = 14,55.

Прочность сечения арки обеспечена.

Расчёт на устойчивость плоской формы деформирования

При положительном изгибающем моменте сжатая грань арки имеет раскрепление панелями через 150 см (lp = 150 см)

ry = 0,289 · b = 0,289 · 13,6 = 3,9 см;

; ;

;

 < 1.

Устойчивость плоской формы деформирования арки при положительном изгибающем моменте обеспечена.

При действии отрицательного момента

М = - 46,71 кНм;

МД = 46,71 / 0,87 = 53,7 кНм; N = 89,59 кН;= 0,55 S = 0,55 · 2256 = 1241 см; = 0,289 · 13,6 = 3,9 см;

; ;

 > 1

Первый член формулы уже более 1 поэтому сжатая грань арки нуждается в раскреплении в плоскости кривизны. Раскрепим нижнюю грань арки в двух промежуточных точках. Тогда:

lp = 1241 / 3 = 414 см; λ = 414 / 3,9 = 106,2; φ = 3000 / 106,22 = 0,27;

αр =  / 3 = 0,31;

Вводим коэффициенты knN; knM (ф. 34, 24 СНиП II-25-80):

1,48; kф = 1;

;

=

;

;

< 1

Расчёт затяжки

Затяжку проектируем из двух уголков. Требуемое сечение уголков определяем из условия растяжения:

Н = (Нq + HS1)·2 = (4,9 · 3,27 + 4,9 · 4,78) · 2 = 78,88 кН;

- количество уголков, Rp = 210 Мпа;

mp = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерность натяжения двух уголков.

 см2;

Принимаем сечение из двух уголков 80 х 6, F = 9,38 > 2,2 см2. Радиус инерции уголка ix = 2,5 см

Гибкость затяжки между центральной подвеской центральной подвеской и опорным узлом lх = 0,5l / rx = 0,5 · 1920 / 2,5 = 384 < 400;

Таким образом, можно принять одну подвеску в середине пролёта при l = 9,6 м. Диаметр подвески принимаем конструктивно d = 14 мм. Стык затяжки проектируем с помощью вставных коротких уголков того же сечения.