Деревянные конструкции

 

Исходные данные для проектирования

СОДЕРЖАНИЕ

 

     Исходные данные по шифру   328    .....……………………………………….

1. Компоновка конструктивной схемы здания…………………..…………..

1.1. Выбор несущих и ограждающих строительных конструкций……….…

     1.2. Мероприятия по обеспечение пространственной жесткости каркаса….

2.  Расчет и конструирование ограждающих конструкций кровли………..

     2.1.Расчет прогона……...………………………………………..................…..

     2.1.1.Сбор нагрузок на прогон.…………..….……………….………..….……

     2.1.2.Расчет прогона на прочность…………………………...................….....

    2.1.3.Расчет прогибов…...…………………...………………………….……...

3.  Проектирование арки………………………….…………………………….

     3.1.Статический расчёт арки……………………………….…………….…….

     3.2.Проектирование узлов……………………………………………………..

           3.2.1. Опорный узел …………………..…………………………………….

         3.2.2. Коньковый узел……………………………………………………….

4.  Мероприятия по защите конструкций от возгорания и гниения ………

5.ТЭП проекта……………………………………………………………………..

Библиографический список…………………………………………………

 

 

1. Компоновка конструктивной схемы здания

1.1. Выбор несущих и ограждающих строительных конструкций

 

Каркас проектируемого здания состоит из арок. Конструктивными элементами здания являются также прогоны, соединяющие арки в единую пространственную систему, стеновое ограждение, стойки торцевого фахверка и фундаменты.

Поперечная рама.

Поперечная рама представляет собой трехшарнирную клеедощатую арку. Конструкционным материалом для арки служат доски из сосны по ГОСТ 24454-80. Склеивание элементов ведут водостойким фенолформальдегидным клеем КБ-3.

Высоту стрелы подъема арки назначаем конструктивно: м.

Длина здания:

Произведем расчет геометрических размеров арки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1.1. Схема для определения геометрических размеров арки

 

Определим радиус кривизны оси арки r. Для этого составим систему уравнений согласно рис. 1.1.1:

Т.к. за начало координат приняли левую опору, то координаты центра кривизны оси арки в т. А:

 

Длина дуги арки:

,

где α – угол раствора арки,

Угол наклона радиуса, проходящего через опору арки:

Для нахождения зоны , в пределах которой угол наклона к горизонту касательной не превышает 500, необходимо определить координаты x50 и y50 из уравнения кривой полуарки:

;

.

Взяв первую производную, получим:

Ограждающие конструкции покрытия

Так как здание неотапливаемое, применяем холодную кровлю. Конструктивное решение кровли – прогонное.

Несущими конструкциями являются прогоны из брусьев или спаренных досок “на ребро”, располагаемые в направлении продольной оси здания, передающие нагрузку на основную несущую конструкцию – трехшарнирную арку. Прогоны принимаем неразрезного типа с шагом 1,5 м

Кровля выполнена из волнистых асбоцементных листов.

 

 

1.2. Мероприятия по обеспечению  пространственной жесткости каркаса

Связи устанавливаются для создания жесткости, восприятия ветровых нагрузок, создания условий пространственной работы каркаса, обеспечения необходимых условий монтажа элементов здания.

Устойчивость арок из плоскости обеспечивается прогонами и деревянными диагональными элементами, которые расположены в торцах здания и через шаг вдоль здания, образуя поперечные связевые фермы.

 

2. Расчет и конструирование ограждающих конструкций кровли

2.1. Расчет прогона

2.1.1. Сбор нагрузок на  прогон

 

Расчет неразрезного прогона выполним по схеме многопролетной статически неопределимой балки.

Прогон примем из двух рядов досок сечением 75х220 мм после острожки каждая и трех досок крайних пролетов. Стыки досок расположены на расстоянии от опор и соединены на гвоздях диаметром 6 мм, длиной 200 мм. Шаг прогонов 1,5 м.

 

где:

м – шаг арок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.1.1.1. Неразрезной прогон

Произведем расчет прогонов, расположенных в коньковом узле, в точке приложения максимальной снеговой нагрузки, а также в опорном узле арки.

Т.к. арка кругового очертания, значит, угол β - угол наклона к горизонту касательной в коньковом узле арки равен 0, поэтому расчет снеговой нагрузки ведем по схеме 2 приложения 3 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия».

Согласно схеме 2 возможны два варианта распределения снеговой нагрузки:

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 1

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.1.1.2 Схемы распределения снеговой нагрузки

 

Полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия определяем по формуле:

,

где - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности, ;

 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый по схеме 2 приложения 3 СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»:

Тогда для точки (х50; у50):

Для точки (10; 9):

Расчетными будут являться прогоны, которые попадают в наибольшую зону нагружения от снеговой нагрузки по варианту 2 и прогоны в коньковом узле по варианту 1. Произведем раскладку прогонов по длине дуги полуарки и приложим снеговую нагрузку – рис. 2.1.1.3:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2.1.1.3 Схема раскладки прогонов полуарки

 

;

Тогда полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия:

по варианту 1

  ,

по варианту 2

  ,

Сбор нагрузок на прогон сведен в табл.2.1.1.1

Таблица 2.1.1.1

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка,	Коэф. надежности по нагр., γf	Расчетная нагр.,
1	Волнистые асбоцементные листы	20	1,1	22
2	Прогон 150х225 мм	16,875	1,1	18,563
	ИТОГО	36,875	-	40,563
4	Снеговая нагрузка	84	-	120

 

 

 

 

 

2.1.2. Расчет прогона на  прочность

Прогон, расположенный в зоне максимальной снеговой нагрузки

α =42 0

Собственный вес прогонов, расположенных с шагом 1,5 м:

gпр. = 0,15∙0,225∙500∙1,1/1,5 = 12,375 .

Средняя нагрузка на 1 м горизонтальной проекции покрытия от собственного веса конструкции кровли:

Расчетная нагрузка на прогон:

Составляющие вертикальной нагрузки:

Изгибающие моменты:

 

Поперечная сила в стыке:

кгс.

Проверка прочности досок:

- моменты сопротивления: см3;

см3.

- напряжения изгиба: кгс/см2  < Ru=130 кгс/см2 , следовательно

                  оставляем прогон сечением 150x225 мм.

 

 

 

 

Проверим принятое поперечное сечение прогонов, расположенных в коньковом узле и в опорном узле арки.

 

Прогон конькового узла

α = 0 0

Расчетная нагрузка на прогон:

Максимальный изгибающий момент:

 кгс·см

Проверка прочности досок:

- момент сопротивления: см3;

- напряжение изгиба:

 кгс/см2  < Ru=130 кгс/см2 - условие выполняется.

Прогон опорного узла

α = 840

Расчетная нагрузка на прогон:

Составляющие вертикальной нагрузки:

Изгибающие моменты:

 

Проверка прочности досок:

- моменты сопротивления: см3;

см3.

          - напряжения изгиба: кгс/см2  < Ru=130 кгс/см2 - условие выполняется.

 

 

Проверка прочности гвоздей стыка:

- расчетная длина защемления 1 гвоздя  в доске:

- несущая способность 1 гвоздя из условия его изгиба:

 кгс < 400d2=400·0,62=144 кгс;

- прочность на смятие древесины  окологвоздевого гнезда:

 кгс.

В расчет принимаем меньшее значение, при котором может произойти разрушение гвоздевого соединения, т.е. кгс.

Требуемое количество гвоздей:  штуки.

Принимаем: количество гвоздей = 4  шт.

Расстановку гвоздей по высоте поперечного сечения производим в соответствии с требованиями СНиП:

- расстояние от торца доски  до оси гвоздей:

S1 = 15dгв = 15·6 = 90 мм

при толщине прибиваемого элемента с = 75 мм ³ 10dгв = 60 мм;

- расстояние S2 = S3 ≥ 4· dгв = 4·6 = 24 мм.

S2= S3=

мм > 24 мм.

Окончательно принимаем: S1 = 100 мм, S2 = 45 мм, S3 = 45 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2.1.2.1. Расстановка гвоздей в стыке

2.1.3. Расчет прогибов

Прогиб проверяем по формуле:

Прогон, расположенный в зоне максимальной снеговой нагрузки

Нормативное значение собственного веса прогонов из 3 досок, расположенных с шагом 1,5 м в крайнем пролете:

gпрн. = 0,225∙0,225∙500/1,5 = 16,87 .

Средняя нормативная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции покрытия от собственного веса конструкции кровли:

Нагрузка на прогон:

= 3,2 кгс/см.

Составляющие вертикальной нормативной нагрузки:

Момент инерции сечения из 3-х досок в крайних пролетах:

 см4;

 см4.

Прогиб в крайних пролетах:

;

.

Тогда:

Относительный прогиб:

- условие выполняется

 

 

 

Нормативное значение собственного веса прогонов из 2 досок, расположенных с шагом 1,5 м в средних пролетах:

gпрн. = 0,15∙0,225∙500/1,5 = 11,25 .

 

Средняя нормативная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции покрытия от собственного веса конструкции кровли:

Нагрузка на прогон:

= 3,11кгс/см.

Составляющие вертикальной нормативной нагрузки:

Момент инерции сечения из 2 досок в крайних пролетах:

 см4;

 см4.

Прогиб в крайних пролетах:

;

.

Тогда:

Относительный прогиб:

- условие  выполняется,

Прогон имеет необходимую прочность, его прогиб не превышает допускаемой величины.

Проверим на прогиб принятое поперечное сечение прогонов, расположенных в коньковом узле и в опорном узле арки.

 

 

Прогон, расположенный в коньковом узле

Нагрузка на прогон из 3 досок, расположенный в крайних пролетах:

= 1,0кгс/см.

Момент инерции сечения из 3-х досок в крайних пролетах:

 см4

Прогиб в крайних пролетах:

Относительный прогиб:

- условие выполняется.

Нагрузка на прогон из 2 досок, расположенный в средних пролетах:

= 0,94 кгс/см.

Момент инерции сечения из 2 досок в крайних пролетах:

 см4.

Прогиб в крайних пролетах:

.

Относительный прогиб:

- условие выполняется.

Прогон имеет необходимую прочность, его прогиб не превышает допускаемой величины.

Прогон, расположенный в опорном узле

Нагрузка на прогон из 3 досок, расположенный в крайних пролетах:

= 0,34 кгс/см.

Составляющие вертикальной нормативной нагрузки:

 

 

Прогиб в крайних пролетах:

 ;

.

Тогда:

Относительный прогиб:

- условие выполняется.

Нагрузка на прогон из 2 досок, расположенный в средних пролетах: