Конструкции из дерева и пластмасс

Содержание
Цели и задачи курсовой работы 3
1 Исходные данные для проектирования варианта 14 4
2 Расчет ограждающей конструкции покрытия 5
2.1 Расчет двойного дощатого настила 5
2.1.1 Исходные данные 5
2.1.2 Проверка рабочего настила на прочность 8
2.1.3 Проверка рабочего настила по деформациям 9
2.2 Расчет консольно-балочного прогона 10
2.2.1 Исходные данные 10
2.2.2 Расчет консольно-балочного прогона, работающего по равномоментной схеме 12
2.2.3 Расчет консольно-балочного прогона, работающего по равнопрогибной схеме 13
3 Расчет треугольной фермы с растянутыми раскосами 14
3.1 Исходные данные 14
3.2 Выбор конструктивной схемы 14
3.3 Статический расчет фермы 15
3.4 Расчет элементов фермы 19
3.4.1 Верхний пояс 19
3.4.2 Растянутые элементы 24
3.4.3 Стойка 25
3.5 Расчет узловых соединений 26
3.5.1 Опорный узел 26
3.5.2 Узел нижнего пояса 30
3.5.3 Промежуточный узел верхнего пояса 32
3.5.4 Коньковый узел 32
Список литературы 27

Аналогично получаем для остальных элементов: = = 0,93·10-3 м2 = 9,3 см2; = = 2,95 см; = = 0,47·10-3 м2 = 4,7 см2; = = 2,10 см.Все элементы принимаем из двух стержней следующих диаметров:нижний пояс у опор –d= 36 мм;средний элемент нижнего пояса –d=32 мм;раскос –d = 22 мм.Для уменьшения провисания нижнего пояса предусматриваем подвеску из тяжа d = 10 мм. Диаметры нетель для присоединения тяжей к промежуточным узлам нижнего пояса по условию равнонрочности принимаем:для нижнего пояса у опор –dп = 36 мм;для среднего элемента нижнего пояса –dn = 32 мм;для раскоса –dп = 22 мм.Тяжи среднего элемента нижнего пояса расположены вплотную друг к другу и сварены между собой по длине через 1 м. В других элементах тяжи сводятся вплотную на расстоянии 1 м от промежуточных узлов нижнего пояса.СтойкаРасчетное усилие = -55,66 кН, расчетная длина стойки равна l= 1,581 м.Поскольку ширина верхнего пояса 140 мм, принимаем по сортаменту сечение стойки 140×132, сечение принято из 4 досок 33 мм после острожки кромок.Проверяем принятое сечение:из условия смятия подбалки поперек волокон под торцом стойки: = = 3,01 МПа < = = МПа;где = 7,5 см – длина площадки смятия вдоль волокон древесины;на устойчивость в плоскости фермы:в проверке нет необходимости, так как она автоматически выполняется.Принимаем окончательно сечение стойки размерами b×h = 140×132 мм их 4 досок толщиной 33мм.Расчет узловых соединенийОпорный узелРасчетные усилия: N= 289,92кН, N11 =269.26 кґн, R= 130,61кН.Требуемая длина горизонтальной площадки опирания из условия смятия обвязочного бруса поперек волокон приR=18(1+8/(20+1,2)) = 24,6 кгс/см2 определяется по формулесм; принимаем l=27см. Так как обвязочную балку с такой шириной изготовить затруднительно, предусматриваем опирание фермы на обвязочную балку составного сечениея из двух брусьев 150х150ммДля создания горизонтальной опорной площадки используем подушку сечением 150х340 мм длиной 650 мм со стенкой горизонтальной площадки 150 мм.Подушка врезается в брус верхнего пояса на глубину 120 мм,что обеспечивает требуемый эксцентриситет е =(34/2-14)+14/2 = 10 сми достаточную Рис.3.5. Опорный узел: а – конструкция узла; б – сечение траверсыплощадь смятия торца 14 см >h= 13,3 см.Проверяем длину подушки по скалыванию вдоль ее длины60,4 см < 65 см.Подушка крепится к брусу двумя парами болтов d =20 мм.Нижний пояс присоединяется к опорному узлу траверсой, сваренной из швеллера № 10 со стенкой, усиленной листом толщиной 10 мм, и листа размером 20х160 мм. Ширина листа обеспечивает требуемый размер высоты площадки смятия торца верхнего пояса (подушки), равный h=13,3 см. Траверса рассчитывается на изгиб с расчетным пролетом, равным расстоянию между ветвями нижнего пояса lтр= 20+2 (3,8 + 1,4) = 30,4 см.Расчетный моментM= 137322кгс·см.Геометрические характеристики сечения (рис. 6): площадь сеченияF= 10 + 10,9 + 32 = 52,9 см2;положение центра тяжестиz = S/F = (20,9·5,1)/52,9см;момент инерции сеченияI = 22,4 + 20,9·2,98+32·2,02= 337,4 см( 22,4- момент инерции швеллера с листом);минимальный момент сопротивления W = I/(h-z) = 337,4/(6,6 – 2,02) = 73,8 см.Нормальные напряженияσ = М/W =137322/73,8 = 1860 кгс/см2< 2100 кгс/см2.Проверяем на изгиб лист траверсы при давлении от усилия в нижнем поясе g = 84,14кгс/см, где 16 см – длина листа траверсы.Изгибающий момент для полосы среднего участка шириной 1 см при пролете 10 см и защемленных концах М = gl/12 = 92,04·10/ 12 = 767 кгс·см;то же для консольного участка вылетом l= 3 смМ = gl/2 = 92,04·3/ 2 = 414,18 кгс·см.Требуемая толщина плиты = 1,48 см . Принимаем 2 см.Рассчитываем сварные швы для крепления швеллера к листу. Длина траверсы 40 см. Требуемая высота шваh= 0,32см; принимаем швы максимально возможной высоты l = 5 мм.Крепление фермы к обвязочному брусу производится болтами d= 20 мм с помощью уголков 90x8 мм.3.5.2. Узел нижнего поясаРасчетные усилия: N1-11=26926 кгс, N10-11 = 17591 кгс, N3-11= 5566 кгс, N5-10= 8945кгс. Фасонки в узле выполнены из листовой стали δ = 10 мм с отверстиями для точеных валиков. Элементы нижнего пояса и раскос крепятся в узле с помощью петель, диаметры которых рассчитаны выше. Расчетный пролет валиков lВ= 3,4 + δ = 4,4 см. Расчетный момент в валиках для крепления горизонтальных тяжей (по максимальному усилию)M = N1-11·lВ/4 = 26926·4,4 / 4 =29618.6 кгс·см.Требуемый диаметр валиковdB= 5,2 см; принимаем dB = 54 мм.Проверяем принятый диаметр валикана срез R= 1300 кгс/см2;на смятие фасонки R= 3200 кгс/см2.Аналогично подбираем валик для крепления раскоса.lВ= 2,0 + δ = 3,0 смM = N5-10·lВ/4 = 8945·3 / 4 =6708.75 кгс·см.dB= 3,17 см; принимаем dB = 32 мм.Проверка:на срез R= 1300 кгс/см2;Рис. 3.6. Промежуточный узел нижнего поясана смятие фасонки R= 3200 кгс/см2.Наименьшая ширина фасонок в месте ослабления отверстиями b= dB +=5,4 +11,81см.Принимаем по конструктивным соображениямbф= 2 • 1,5 • dB= 3 • 5,4 = 17 см >bМинимальная длина сварных швовh = 8 мм для крепления петель к тяжам из двух круглых стержнейl= 8,01см. Принимаем l= 10 см.Так как в стойке возникают только сжимающие усилия, упираем ее в уголок 125х90х8 мм, приваренный к фасонкам, и крепим двумя болтами d=14 мм.3.5.3. Промежуточный узел верхнего поясаУсилия от одного элемента верхнего пояса на другой передаютсялобовым упором торцов через площадки смятия, высота которых hтр = = h- 2е= 34 – 2·10 = 14 см, что превышает требуемую. Стык в узле перекрывается двумя деревянными накладками сечением 200x75 мм длиной 72 см на болтах d= 14 мм, которые обеспечивают жесткость узлаиз плоскости.Усилие от стойки передается на верхний пояс через торец упором. Накладки из брусков сечением 125x75 мм длиной 440 мм и болты d= 12 мм принимаются конструктивно.Рис.3.7. Промежуточный узел верхнего пояса3.5.3. Коньковый узелРасчетные усилия: N4-5= 26055 кгс, N5-11 = 9845 кгс. Усилия от одного элемента на другойпередаются лобовым упором через дубовый вкладыш сечением 140х140 мм длиной 200 мм.Размеры дубового вкладыша принимаются таким образом, чтобы конструкция узла обеспечивала требуемый размер площадок смятия торца вкладыша –140 мм > 133 мм, пересечение линий действия усилий во всех элементах в одной точке с расчетным эксцентриситетом е = 100 мм и размещение траверс для крепления раскосов.Траверсы устраиваются из швеллера № 8 со стенкой, усиленной листом толщиной 8 мм, и листа размером 10x140 мм. Расчет их с определением геометрических характеристик сечения производится так же, как траверсы в опорном узле. Расчетный изгибающий момент в траверсеМ= 33551,14 кгс·см.Геометрические характеристики сечения (рис. 10):площадь сечения F = 4+8,98+14=26,98 см;положение центра тяжести z = S/F = 13·2,69/26,98 = 1,3 см;момент инерции сеченияI = 12,8 + 13·1,17+ 14·1,3= 54,26 см,где 12,8см- момент инерции швеллера с листом;минимальный момент сопротивленияW= I/(h-z) = 54,26/(4,5-1,3) = 16,69см.Нормальные напряженияσ = М/ W= 33551,14/16,69 = 1978,25 < 2100 кгс/см.Проверяем на изгиб лист траверсы при давлении g = N5-11/(14·b) = 8945/(14·20) = 31,95кгс/см, где 14 см – длина листа траверсы.Принимая концы защемленными, определяем изгибающий момент в полосешириной 1 см среднего участка при пролете 8 см по формулеМ = gl/12 = 31,95·8/12 = 170,42 кгс·см.Требуемая толщина листа = 0,698 см; принимаем 1 см.Швеллер и лист свариваются между собой (шов h= 5 мм).Лист имеет корытообразную форму и является общим для обеих траверс. К нему двумя болтами d= 12 мм крепится дубовый вкладыш и вертикальная подвеска из круглого стержня d= 12 мм.По аналогии с опорным узлом в коньковом узле используем подушки сечением 200х340 мм длиной 650 мм с врезкой их в брусья верхнего пояса на глубину 140 мм. Лист траверсы — шириной 140 мм обеспечивает необходимый размер площадки смятия торца подушки — 140 мм > /h = 133 мм.Рис. 3.8. Коньковый узел: а) конструкция узла; б) траверсаСписок литературыСвод правил СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. – М., 2011.Свод правил СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. – М., 2011.СНиП II-25-80 (1988). Деревянные конструкции. – М, 1988.ГОСТ 24454-80 (2007). Пиломатериалы хвойных пород. Размеры. – М., 2007.Свод правил СП 16.13330.2011 Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-81*. – М., 2011.СНиП II-23-81 (1990). Стальные конструкции. – М., 1990.СП 63.13330.2012. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СП-52-101-2003. – М., 2012.Пособие по проектированию деревянных конструкций(к СНиП II-25-80) – М., 1986.Конструкции из дерева и пластмасс / Э.В. Филимонов, Л.К. Ермоленко, М.М. Гаппоев, И.М. Гуськов, В.И. Линьков и др. М.: ACB, 2010.Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80). М.: Стройиздат, 1986.Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для вузов/ Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Будаков, М.М. Гаппоев и др.; Под ред. Г.Г. Карлсена иЮ.В. Слицкоухова. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986. – 543 с., ил.Методические указания.