Referat.me

Название: Проектирование пролета в виде арки из балок

Вид работы: курсовая работа

Рубрика: Строительство

Размер файла: 148.15 Kb

Скачать файл: referat.me-333274.docx

Краткое описание работы: Расчет клеефанерной панели рамы с ригелем в виде арки треугольного очертания с затяжкой. Определение параметров трехшарнирной арки, ее статический расчет и определение усилий в сечениях. Проектирование конькового и опорного узла, крепления стойки.

Проектирование пролета в виде арки из балок

1. Исходные данные

Рама с ригелем в виде арки треугольного очертания с затяжкой (арка из балок, Деревягина).

Пролет

Характер теплового режима: отапливаемое здание

Район строительства: г. Енисейск

Снег: 2,24 кН/м2 .

α=19,4

2. Расчет клеефанерной панели

Принимаем клеефанерную панель с размерами 5,58´1,38 м. с пятью продольными ребрами, расстояние между которыми составляет 46 см и четырьмя поперечными.

Для облицовки используем водостойкую фанеру dф =0,8 см, hp = 19,2 см.

см (не проходит)Þhp = 19,2 см.

Сбор нагрузок на 1 м2 панели

№ п/п Вид нагрузки gn , кН/м2 gm gp , кН/м2
I Постоянная нагрузка
1 Асбестоцементные листы ОП 0,15 1,1 0,165
2 Утеплитель (мин. вата) 0,068 1,2 0,082
3 Пароизоляция 0,02 1,2 0,024
4 Продольные ребра 0,192×5×0,052×5/1,45= 0,172 1,1 0,189
5 Поперечные ребра 0,192×4×0,052×5/5,57= 0,036 1,1 0,0396
6 Обшивка из фанеры 0,008×7= 0,056 1,1 0,0616
Итого: 0,502 0,561
II Временная нагрузка
1 Снеговая 2,24 3,2
Итого: 2,742 3,761

Нагрузка на 1 м погонный:

Находим максимальные внутренние силовые факторы:

;


Расчетное сечение клеефанерной панели

d=0,8 см; hp =19,2 см

Вр =0,9×138.2=124.4 см

Впр =4×5,2=20,8 см

Н0 =19,2+0,8=20 см

y0 =8,7 см

y0 / = 11,3 см

· Статический момент площади сечения:


· Расстояние от нижнего края сечения до нейтральной оси:

Þy0 / =11,3 см; yp =1.7 см.

Приведенный момент инерции:

· Приведенный момент сопротивления:

Проверка обшивки в растянутой зоне:

Проверка ребра в сжатой зоне:


,

Проверка фанеры на скалывание вдоль волокон:

Проверка прогиба панели:

2.2 Расчет необходимого числа гвоздей

От сползания по скату плиты удерживаются отрезками металлических уголков, прибиваемых к опорам гвоздями.

Задаемся диаметром гвоздя: dгв =5 мм

Несущая способность гвоздя:

Требуемое количество гвоздей: гвоздей.

Расстояние от края плиты до первого гвоздя 15d=7,5 см, а между гвоздями 45 см. Длина гвоздя принимаем конструктивно 30d=15 см.


3. Расчет трехшарнирной арки

Нагрузка на покрытие: qp =0,15 кН/м2

Снеговая нагрузка:

- вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности,

-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

Определяем собственный вес арки:

Полная нагрузка:

3.1 Статический расчет арки

Расчет арки ведем при двух сочетаниях нагрузки:

I. Постоянная и снеговая нагрузки равномерно распределены по всему пролету [g+P1 ]:


RA ( g+ P1) = RB ( g+ P1) = 110,33 кН; Н( g+ P1) = 147,25 кН; F( g+ P1) = 110,33 кН;

II. Постоянная нагрузка по всему пролету и снеговая равномерно распределена на 0,5 пролета [q+P2 ]:

RA(g+P2) =11,77+24,64= 36,41 кН; RB(g+P2) =11,77+73,92=85,69 кН;

НА( g+ P2) =15,71+49,28=64,99 кН; НВ( g+ P2) =15,71+82,25=97,96 кН;

3.2 Определение усилий в сечениях арки

Сочетание I:

X, м М, кН×м Q, кН N, кН
0 0 55,155 175,537
2,75 159,49 0 173,673
5,5 0 -55,155 171,810


Сочетание II:

Левая стойка

X, м М, кН×м Q, кН N, кН
0 0 20,94 73,39
2,75 55,09 0 71,53
5,5 0 -20,94 69,67

Правая стойка

X, м М, кН×м Q, кН N, кН
0 0 67,42 120,86
2,75 190,61 0 118,99
5,5 0 -67,42 117,12

Максимальные усилия в арке

X, м М, кН×м Q, кН N, кН
0 0 67,42 175,537
2,75 190,61 0 173,673
5,5 0 -67,42 171,810

4. Расчет ригеля из балок Деревягина

Определяем геометрические характеристики:

b=21 cм; h=63 см; F=1323 см2

где κw и κж – коэффициенты для составных элементов определяемые в зависимости от пролета.

4.1 Расчет ригеля как сжато-изгибаемого элемента

· Проверка прочности


– коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента.

Прочность обеспечена

· Проверка устойчивости

Гибкость в плоскости изгиба и коэффициент продольного изгиба:

а=0.8 для древесины.

Устойчивость обеспечена

· Относительный прогиб арки:


4.2 Расчет необходимого числа нагелей

Т.к. b>15 см Þ устанавливаем пластинчатые нагели в сечении глухо

Несущая способность одного нагеля:

при глухом соединении.

Требуемое число нагелей:

k=0,2 – коэффициент, учитывающий нормальные силы, приложенные на концах ригеля обоим брусьям


5. Проектирование конькового узла

Деревянные элементы соединяют с помощью деревянных накладок на металлических болтах согласно принятому количеству элементов принятых в нагельном соединении и направлению усилий.

Находим геометрические размеры накладки: диаметр болта d= 2,4 см

При b£ 10d S1 ³ 7d; S2 ³ 3,5d; S3 ³ 3d

S1 =7×2,4= 16,8 см; S2 =3,5×2,4= 8,4 см; S3 =3×2,4= 7,2 см

Принимаем: S1 =18 см; S2 =10 см; S3 =8 см Þ накладка 75´36 мм

е1 =S1 =18 см; е2 =S1 =18 см

Определяем усилия:

Определяем расчетную несущую способность на смятие у среднего и крайнего элементов и на срез:

, где ka – коэффициент по графику

, где а=10 см – толщина накладки

Расчет необходимого числа болтов:

nш – число расчетных швов одного нагеля

В ряду, где действует сила N1 :

В ряду, где действует сила N2 :


6. Проектирование опорного узла

6.1 Расчет упорной пластины

Из условия смятия верхнего пояса в месте упора, определяем площадь смятия упорной площадки:

;

ширину упорной пластины принимаем b=23 см Þ

;

Определяем фактическое напряжение:

Находим момент:

Определяем момент сопротивления пластины из условия прочности:

;

6.2 Расчет опорной плиты

Определяем площадь опорной плиты из условия на прочность на смятие:


– расчетное сопротивление смятию поперек волокон

Определяем размеры плиты:

принимаем плиту: 40´16 см; lk =8 см; Fсм = 640 см2

Определяем фактическое напряжение смятия:

Находим максимальный момент и момент сопротивления:

;

принимаем =1,2 см.

6.3 Определение анкерных болтов

; - площадь болта; - коэффициент условия работы;

Рассчитаем болты от действия распора:


принимаем 2 болта диаметром 24 мм


7. Расчет металлической затяжки

7.1 Подбор сечения

Затяжку выполняем из двух уголков стали С255 (Ry = 24МПа). Из условия прочности определяем требуемую площадь уголков:

,

где m=0,85 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между стержнями.

- площадь поперечного сечения одного тяжа

принимаем 2 уголка №45: S=2×3,48=6,96см2 ; ix =1.38; m=2,73 кг/м

Проверяем гибкость:

Þ ставим 2 подвески, тогда

7.2 Расчет сварного шва

; - толщина стенки уголка

Крепление затяжки к закладной детали – при помощи сварки. Сварку принимаем полуавтоматическую, положение нижнее «в лодочку», сварочная проволока СВ-08,

,

,

1) По металлу шва

2) По металлу границы сплавления

принимаем длину шва равной 14 см.

7.3 Расчет подвески

Подвеску проектируем из стальной проволоки С225 (Ry = 210МПа)

Определяем нагрузку на подвеску: ;

m=2,73 кг/м

Определяем требуемую площадь сечения тяжа и диаметр стержня:

;

Конструктивно принимаем 2 подвески диаметром 3 мм.


8. Проектирование и расчет клеефанерной стойки

Неопределенность рамы находим из предположения одинаковой жесткости левой и правой стоек.

Принимаем клееные стойки прямоугольного сечения с шагом вдоль здания

а= 5,6 м. Крепление стоек с аркой шарнирное.

8.1 Определение усилий в стойке

Определяем ветровую нагрузку:

,

где - коэффициент надежности по нагрузке,

-ветровая нагрузка для данного ветрового района,

-коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (z£5 м k=0,4; z=10 к=0,4.),

- аэродинамический коэффициент, зависящий от схемы здания,

- шаговое расстояние между арками,

-коэффициент условия работы конструкции,

при z£5 м:

Действие ветра на арку:

Моменты, возникающие в опорной части стойки:

Поперечные силы, возникающие в опорной части стойки:

8.2 Подбор сечения стойки

Принимаем сечение размерами 21´56,1 см. Используем сосновые доски 2 го сорта толщиной 3,3 см (после острожки), ширина доски 23 (21 – после острожки). Древесина пропитана антипиренами.


RC = 15×mн ×mб ×mа =15×1,2×0,976×0,9=15,81 Мпа.

mб =0,976 при h =56,1 см;

mа =0,9 – при пропитке антипиренами;

mн =1,2 – коэффициент, учитывающий ветровую нагрузку;

;

;

Прочность обеспечена

Проверка сечения на скалывание:

Rск =1,5×mн ×ma =1,5×1,2×0,9=1,62 Мпа – расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон при изгибе клееных сосновых досок 2-го сорта.

Геометрические характеристики сечения:


Прочность выбранного сечения достаточна.

Расчет на устойчивость сжато-изгибаемого элемента (правая стойка):

Гибкость из плоскости изгиба и коэффициент продольного изгиба:

Þ

-коэффициент для древесины;

Устойчивость клеедосчатой стойки обеспечена.

Расчет на устойчивость сжато-изгибаемого элемента (левая стойка):


Устойчивость клеедосчатой стойки обеспечена.


9. Расчет крепления стойки к фундаменту

9.1 Определение усилий

Напряжение, возникающее на опоре от действия полной осевой нагрузки и изгибающего момента:

;

Nпост = Nпол – Р*0,5l=150.48–17,92*0,5*11=51.92 кН;

Высота сжатой зоны:


9.2 Расчет диаметра анкерного болта

Rbt =250 Мпа – болт класса 6.6 (табл. 58*) СниП II-23–81*

n=2 –2 болта;

Растяжение, воспринимаемое болтом:

Требуемая площадь одного болта:

Принимаем диаметр болта:

.

9.3 Расчет количества стяжных болтов

Толщина опорной части стойки определится как:

B=S2 +2S3 =3,5d+3d×2=9,5d;

d=b/9,5=21/9,5=2,2 см Þ принимаем d=22 мм.

Определим несущую способность болта:

На смятие крайней части Тсм а =0,8×d×d=0,8×10×2,2=17,6 кН;

На смятие средней части Тсм с =0,5×h×d=0,5×56,1×2,2=61,71 кН;

На изгиб Тизг =1,8×d2 +0,02×a2 = 1,8×2,22 +0,02×102 =10,71 кН

Принимаем Тmin =10,71кН.

Число стяжных болтов:

n=Nпол /(Тmin ×nш ) 150.48/(10,71*2)=7.03 Þ принимаем 8 стяжных болтов.


Список использованной литературы

1. СНиП II-25–80* «Деревянные конструкции»

2. Справочник «Проектирование и расчет деревянных конструкций» И.М. Гринь. Киев: «Будивэльник», 1998 г.

3. СНиП II-23–81* «Стальные конструкции»

4. СНиП 2.01.07–85* «Нагрузки и воздействия»

Похожие работы

  • Производственное здание из древесины и синтетических материалов

    Министерство науки и образования Украины Одесская государственная академия строительства и архитектуры Кафедра: Металлических, деревянных и пластмассовых конструкций

  • Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций

    Компоновка конструктивного остова здания. Обоснование использования арочных конструкций. Проектирование панели со сплошным срединным слоем. Назначение основных размеров, подсчет нагрузок. Выбор геометрической схемы круговой арки, расчет усилий в сечениях.

  • Проектирование склада сыпучих материалов

    Геометрическая схема конструкции склада сыпучих материалов. Общая характеристика прочностных показателей материалов первого сорта прессованного асбестоцементного плоского листа. Основные меры защиты деревянных конструкций от загнивания и возгорания.

  • Проектирование пролета конструкции перрона

    Конструирование крытого перрона для автовокзала. Характеристика покрытия, подбор материала обшивки, расчет прогонов. Статистический расчет поперечной рамы, особенности конструктивного расчета. Определение прочностных свойств ригеля, подкоса, стойки.

  • Конструкция склада минеральных удобрений

    Методика расчета конструкции не утепленного покрытия кровельных щитов ели. Конструктивный расчет прогона. Порядок проверки опорного и конькового узлов на смятие и скалывание. Особенности обеспечения пространственной устойчивости деревянного сооружения.

  • Конструирование здания птичника

    Описание геометрической схемы конструкции птичника. Расчет рамы, ветровой нагрузки, проверка прочности биссектрисного сечения, конструктивный расчет. Проверка сечения арки на скалывание по клеевому шву. Меры защиты конструкций от загнивания и возгорания.

  • Красные ворота

    План Введение 1 История Список литературы Введение Красные ворота — триумфальная арка в стиле барокко, существовавшая в Москве до 1920-х годов. Первая постройка из этого типа сооружений, осуществлённая в камне вместо дерева.

  • Проектирование каркаса одноэтажного здания

    Конструктивная схема одноэтажного каркасного здания. Расчетная схема рамы. Определение постоянной нагрузки от веса элементов покрытия, стен и колонн. Снеговая нагрузка, действие ветра на здание. Определение расчетных усилий. Конструирование узлов фермы.

  • Розрахунок двошарнірної арки методом сил

    Методика розрахунку двошарнірної арки із постійними жорсткостями. Кінематичний аналіз і визначення кількості невідомих методу сил. Вибір основної системи методу сил, запис канонічного рівняння. Побудова і перевірка епюр внутрішніх зусиль для заданої арки.

  • Проектирование крытого рынка

    Расчет конструкции покрытия. Статический расчет щита. Основные геометрические размеры рамы. Сбор нагрузок на раму. Расчет сочетаний нагрузок. Эпюра продольных и поперечных сил по 2 РСН. Подбор сечения полуарки. Проверка прочности биссектрисного сечения.