см. во вложении к заказу - одноэтажное деревянное здание

Содержание
1 Исходные данные
2 Расчет и конструирование конструкций кровли
2.1 Общие данные
2.2 Расчет элементов покрытия.
2.2.1 Керамическая черепица по обрешетке.
2.2.2 Расчет стропильных ног
2.2.3 Расчет прогонов
3 Расчет и конструирование основной несущей конструкции.
3.1 Исходные данные.
3.2 Конструктивная схема.
3.3 Определение узловых нагрузок и усилий в стержнях фермы.
3.4 Подбор сечения элементов фермы.
3.4.1 Подбор сечения панелей верхнего пояса
3.4.2 Подбор сечения нижнего пояса.
3.4.3 Подбор сечения раскосов.
3.4.4 Подбор сечения стоек.
3.5 Конструирование и расчет узлов фермы.
3.5.1 Опорный узел.
3.5.2 Промежуточный узел верхнего пояса (узел примыкания раскоса к верхнему поясу).
3.5.3 Коньковый узел.
3.5.4 Промежуточный центральный узел нижнего пояса.
4 Расчет и конструирование клеедощатой стойки.
4.1 Исходные данные.
4.2 Подбор поперечного сечения стойки.
4.3 Проверка опорной части стойки на скалывание при изгибе.
4.4 Проверка устойчивости в плоскости изгиба.
4.5 Проверка устойчивости из плоскости изгиба.
4.6 Расчет и конструирование прикрепления стойки к фундаменту.
5 Литература

смятию болтовых соединений ([7], табл. 59*);сталь С235,болт класса точности В. Run= 43 кН/см2;γb–коэффициент условий работы соединения, приним. по [7], табл. 35*;для класса точности В γb = 0,9;A – расчетная площадь сечения стержня болта;d – наружный диаметр стержня болта;ns–число расчетных срезов одного болта;Болт имеет два рабочих среза. ns = 2.∑t – наименьшая суммарная толщина элементов, сминаемых в одном направлении ∑t = 1,0 + 1,0 = 2,0 см.Необходимая площадь болта на срез: = 62,94/20,0/0,9/2,0 = 1,75 см2.Необходимый диаметр болтана смятие: = 62,94/43/0,9/2,0 = 0,81 см.Согласно с [7], табл. 62* принимаем болт диаметром d = 2,4см.Площадь поперечного сечения нетто Аbn = 3,52 см2; Ab = 4,52 см2.Согласно [7], табл. 39, минимальное расстояние от центра болта до края элемента вдоль усилия составляет 2d. Таким образом, ширина внутреннего ребра должна составлять не менее 2*(2*2,4) = 9,6 см. Принимаем 10,0 см.3.5.3 Коньковый узел.Расчетные усилия:Усилия в верхнем поясе слева: N1 =-114,86 кН (стержень сжат).Усилия в верхнем поясе справа: N6 =-114,86 кН (стержень сжат).Усилия в стойке: N5 =33,13кН.В коньковом узле элементы верхнего пояса торцами упираются в симметричный металлический сварной вкладыш треугольной формы. Наклон боковых стенок вкладыша обеспечивает продольный лобовой упор торцов обеих панелей верхнего пояса фермы.Для обеспечения принятого эксцентриситета боковая стенка имеет такие же высоту и ширину как и у упорной плиты в опорном узле. Высота боковых стенок hб.с. = 20,0 см.Ширина боковых стенки bб.с. = 12,0 см.Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту: = 114,86/(20*12) = 0,48 кН/см2< = 1,5 кН/см2.Стенки вкладыша рассчитываем на изгиб как балку шириной в 1,0 см, защемленную на опорах. В качестве опор принимаются внутренние ребра жесткости. Таким образом, рассчитываем центральную пролетную часть и крайние консольные.Изгибающий момент консольной части стенки шириной 1,0 см: = 0,48*2,0^2/2 = 0,96 кН*см.Изгибающий момент в средней части стенки шириной 1,0 см: = 0,48*12,0^2/8 = 8,64 кН*см.Необходимая толщина плиты: = (6*8,64/22)^0,5 =1,54 см, принимаем толщину 16 мм по [8].Rу = 22 кН/см2 – расчетное сопротивление стали С235 при толщине проката от 20 до 40 мм. ([7], табл. 51).Уголок–шайбу стойки рассчитываем на изгиб: = 33,13*12,0/4 = 99,39 кН*см.Требуемый момент сопротивления = 99,39/22/1,0 = 4,5 см3 ([7], п. 5.12)Принимаем уголок 63х63х5по ГОСТ 8509–93*, W = 5,05 см3.3.5.4 Промежуточный центральный узел нижнего пояса.Расчетные усилия:Усилие в нижнем поясе: N2 = 177,43 кНУсилия в стойке: N5 =33,13 кНВ среднем узле уголки нижнего пояса соединяются пластинами. В центре пластины находится отверстие для узлового валика. Толщину пластин принимаем 1,0 см, диаметр валика 3,6 см. Крепление стойки к узловому валику происходит через приваренные концевые планки. Длину сварных швов принимаем 15,0 см. Катет шва 6 мм.4 Расчет и конструирование клеедощатой стойки.4.1 Исходные данные.Основные стойки, жестко защемленные в фундаментах и шарнирно связанные с ригелем, образуют основную двухшарнирную поперечную раму каркаса здания.В нашем случае в качестве ригеля используется треугольная металлодеревянная четырехпанельная ферма.Колонны рассчитывают на нагрузки:– на вертикальные постоянные нагрузки от веса покрытия, стенового ограждения и собственного веса;– на вертикальные временные снеговые нагрузки, нагрузки различных коммуникаций, размещаемых в плоскости покрытия;– на горизонтальные временные ветровые нагрузки;– на горизонтальные нагрузки, возникающие при торможении мостовых и подвесных кранов (у нас их нет).Таким образом, на раму действует система вертикальных и горизонтальных нагрузок.Проектируем клеедосчатую колонну прямоугольного сечениязаводского изготовления. По высоте сечение принимаем постоянным, потому что здание является однопролетным одноэтажным с напольным транспортом. Подвесных и мостовых кранов нет.Отметка низа ригеля + 10,000 м.Вид проектируемой стойки – клеедосчатая колоннаЗдание II уровня ответственности, отапливаемое.Температурно–влажностные условия эксплуатации 1А.Район строительства по ветровой нагрузке –III.Древесина – сосна 2 сорта.Металл – сталь класса А400.Для предохранения низа колонны от увлажнения и загнивания, колонну опираем на фундамент через антисептированную прокладку из твердой породы древесины.4.2 Подбор поперечного сечения стойки.Согласно [4], стр. 258, высоту сечения колонны hк принимают в пределах , а ширину сечения с учетом сортамента пиломатериалов. Н – высота стойки, Н = 10,0 м.Задаемся высотой сечения = 1/14*10,0 = 0,69 м. Принимаем высоту сечения равной 0,75 м.Ширина сечения = 0,75/5 = 0,15 м, с учетом [3] ширину примем 0,25 м.Основная рама представляет собой один раз статически неопределимую систему. За лишнюю неизвестную принимают силу Х, приложенную на уровне верха стоек на оси нижнего пояса ригеля (Рис. 9).Рис. . Расчетная схема рамы.При определении силы Х допускается, что ригель представляет собой стержень цельного сечения с жесткостью, равной бесконечности EFриг = ∞. Поэтому горизонтальные перемещения шарнирного конца левой и правой стоек (прогибы) будут одинаковы:Для схемы, показанной на Рис. 9, значения fЛ и fП определяются как для защемленных консольных балок:;.Приравниваем выражения:.Выносим общий множитель:.Отсюда неизвестное Х:,где Н – высота стойки, Н = 10,0 м; – активнаяпогонная горизонтальная ветровая нагрузка;–отрицательная (отсос) погонная горизонтальная ветровая нагрузка.Определение погонной нагрузки от ветра, распределенной по высоте стойки ([1], п. 11.1.3):С наветренной стороны:.С подветренной стороны:.w0 – нормативное значение ветрового давления, для III ветрового района w0= 0,38 кН/м2 ([1], п. 11.1.4)k–коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.Тип местности В – городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 мВысота стойки составляет 10,0 м. k = 0,65 ([1], п. 11.1.6)ceи ce3 –аэродинамические коэффициенты ([1], п. 11.1.7. и прил. Д1, п. 2)ce – с наветренной стороны.Для здания с двускатными покрытиями ce= 0,8.ce3 – с подветренной стороны,при = 54/13 = 4,15 и = 10,0/13,0 = 0,74>0,5, определяем интерполяцией ce3 = 0,55,b–длина здания, b = 54,0 мl – пролет здания, l = 13,0 мВ – шаг поперечных рам здания, В = 6,0 мγf – коэффициент надежности по ветровой нагрузке,γf= 1,4 ([1], п. 11.1.12).С наветренной стороны: = 0,38*0,65*0,8*6,0*1,4 = 1,66 кН/м.С подветренной стороны: = 0,38*0,65*0,8*0,55*6,0*1,4 = 0,91 кН/м.–сосредоточенная активная ветровая нагрузка с вертикальной части ригеля приложенная на уровне верха стойки:.–отрицательная (отсос) ветровая нагрузка с вертикальной части ригеля приложенная на уровне верха стойки:.h – высота опорной части ригеля, на который действует ветровой напор.Так как в качестве ригеля используем треугольную ферму, то h = 0, поэтому , и .Следовательно, выражение для неизвестной Х примет вид:; = 3*10,0/16*(1,66-0,91) = 1,35кН.Расчет сжато–изгибаемой стойки на прочность производим по формуле [2], п. 6.17:Максимальное продольное усилие,Nпост – опорная реакция ригеля от веса покрытия,Nпост = RAпост = 42,90 кН;Nснег – опорная реакция ригеля от снеговой нагрузки,Nснег = RAснег = 35,84 кН;GСТ – собственный вес стойки Нормативный: = 10,0*0,75*0,25*5,0 = 9,0кН.Расчетный: = 9,0*1,1 = 9,9кН. = 42,90+35,84+9,9 = 88,64кН.Дополнительный изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок:Максимальный изгибающий момент в основании стойки:.Так как , то , = 1,66*10,0*10,0/2 = 76,49 кН*м = 7649 кН*см.ξ – коэффициент, учитывающий дополнительный момент ([2], п. 6.17.),φ – коэффициент продольного изгиба, зависящий от гибкости, определяемый по [2], п. 6.3.Согласно [2], табл. 17, п.1 предельная гибкость для колонны составляет λпред = 120. Гибкость элемента цельного сечения ([2], п. 6.4.),l0 – расчетная длина элементаl0 = l*μμ – коэффициент, μ = 2,2 ([2], п. 6.21) – при одном свободно нагруженным конце (узел с ригелем) и другом защемленным конце (фундамент);l –свободная длина элемента, l = 1000см (высота стойки);r– радиус инерции; = (75,0^2/12)^0,5 = 21,65 см,А – площадь сечения;I – момент инерции; = 1000*2,2/21,65 = 97,55<120;Гибкость 120 > λ = 110 > 70,поэтому: = 3000/97,55^2 = 0,32,А = 3000 для древесины;Fрасч = Fбр – площадь поперечного сечения стойки;Fрасч = Fбр = 25*75 = 1875 см2; = 1-88,64/0,25/1,5/1875 = 0,87; = 7649/0,87 = 8792 кН*см.Wрасч – момент сопротивления стойки = 25*75^2/6 = 23437,5 см3,RC–расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волоконRC= 1,5 кН/см2; = 88,64/1875+8792/23437,5 = 0,42кН/см2< = 1,5 кН/см2.Условие выполнено.4.3 Проверка опорной части стойки на скалывание при изгибе.Проверяем касательные напряжения; = 1,66*10,0-1,35 = 14,59 кН; = 25*75^2/8 = 17578 см3; = 25*75^3/12 = 878906 см4; = 14,59*17578/878906/25 = 0,01 кН/см2< = 0,15 кН/см2.Условие выполнено.4.4 Проверка устойчивости в плоскости изгиба.Проверка выполняется по [2], п. 4.18. N – максимальная продольная сила, Nmax = 88,64 кН;φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по [2], формула 8 = 3000/97,55^2 = 0,32,гибкость колонны λ = 97,55, для древесины А = 3000;Rc– расчетное сопротивление сжатию. Rс= 1,5 кН/см2 ([2], п. 3.1. № 1, в)Aбр–площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке lp.Aбр= 1875см2;МД – изгибающий момент соответствующий продольной силе N;МД =8792кНсм.φm – коэффициент определяемый по [2], п. 6.14.,lp – расстояние между опорными сечениями элемента,lp = 2*1000 = 2000 смb – ширина поперечного сечения, bк = 25,0 смh – максимальная высота поперечного сечения на участке lp,hк = 75,0 смkф – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lp, определяется по [2], прил. 4Д, табл. 2, kф = 2,54 = 140*25,0^2/2000/75,0*2,54 = 1,54,RИ – расчетное сопротивление изгибу. RИ= 16 МПа ([2], п. 5.1. прим. 5)Wбр – максимальный момент сопротивления на участке lp, Wбр = 23437см3n – степень:n =2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформированияn = 1 – для элементов с этими закреплениями = 88,64/0,32/1,5/1875+(8792/1,54/1,6/23437)^2 = 0,12 кН/см2< 1.Устойчивость обеспечена.4.5 Проверка устойчивости из плоскости изгиба.Расчет проводим без учета дополнительного момента по [2], п. 6.2. б.При отсутствии распорок: λ = 97,55 > 70, = 3000/97,55^2 = 0,32,Fрасч = 1875 см2;Nmax = 88,64 кН: = 88,64/0,32/1875 = 0,15 кН/см2< = 1,5 кН/см2.Устойчивость обеспечена.4.6 Расчет и конструирование прикрепления стойки к фундаменту.Прикрепление стоек к фундаменту обычно производится при помощи металлических анкеров или вклеенных стержней, замоноличиваемых в фундаментах. Усилия от анкеров передаются на накладки и связи (болты, винты, клей), соединяющие накладки со стойками.Рассчитывают прикрепление стоек к фундаменту на действие минимальной пригрузкеNmin, когда анкерное прикрепление сопротивляется большей растягивающей нагрузке от ветрового покрова.Nmin = Nmax–Nснег;Nmin = 88,64-35,84 = 52,8кН.Напряжения сжатия:; = 88,64/1875+8792/23437 = 0,42 кН/см2< = 1,5 кН/см2.Напряжения растяжения:; = 7649/0,94 = 8137 кН*см; = 1-52,8/0,32/1,5/1875 = 0,94; = -52,8/1875+8137/23437 = 0,32 кН/см2< = 1,5 кН/см2.Высота поперечного сечения колонны hк = 75 см, толщину накладок принимаем 15 см.Размеры сжатой зоны: = 0,42*75/(0,42+0,32) = 42,6 см.Размеры растянутой зоны: = 0,32*75/(0,42+0,32) = 32,4 см.Максимальное усилие растяжения в анкерах:; = 15/2+32,4+2*42,6/3 = 68,3 см; = (75+15)/2 = 45 см; = 68,3-45,0 = 23,3 см; = 7649/68,3/0,94-52,8*23,3/68,3 = 101,1кН.Сечение двух анкерных болтов находим из условия:,mосл = 0,80 – коэффициент, учитывающий ослабление резьбой;mк = 0,80 - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения в резьбе;mн = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерность работы двух анкеров.Требуемая площадь анкерных болтов: = 101,1/2/22/0,8/0,8/0,85 = 4,22 см2.Требуемый диаметр анкера: = (4*4,22/3,14)^0,5 = 2,3 см.Принимаем диаметр 2,5 см.Для принятого диаметра анкера в траверсе требуется отверстие в dотв = 2,7 см. Ширина траверсы должна быть не менее 3d = 3*2,7 = 8,1 см. Подбор траверсы из равнополочного уголка.Величина распределенной нагрузки: = 101,1/25,0 = 4,04 кН/см,bк – ширина колонны.Расчетный изгибающий момент: = 4,04*(25,0+2,5)^2/8 = 381,9 кН*см.Требуемый момент сопротивления: = 381,9/22,0 = 17,4 см3.Принимаем траверсу в виде уголка 90х90х9по ГОСТ 8509-93*.Ширина профиля b = 9,0 см.Площадь поперечного сечения A = 15,6 см2.Толщина стенки профиля t = 0,9 см.Момент инерции сечения Iy = 118,0 см4.Момент сопротивления =18,29 см3.Проверка напряжений: = 381,9/18,29 = 20,88 кН/см2< = 22 кН/см2.Прочность траверсы обеспечена.С целью исключить местный изгиб горизонтальной полки уголка, производим его усиление приваркой металлической пластины.Расчет горизонтальных болтов.Диаметром горизонтального болта задаемся исходя из условия их расстановки относительно волокон древесины по [2], п. 7.18Для стального болта:S1 = 7d; S2 = 3,5d; S3 = 3d;; = 25/9,5 = 2,6 см..Принимаем диаметр 2,6 см.По [2], табл. 20 находим наименьшую несущую способность болта.Соединение симметричное. Смятие в крайних элементах:Тсм = 0,8*a*d = 0,8*15*2,6 = 31,2кНИзгиб нагеля из стали С235:Ти = 1,8*d2+0,02*a2=1,8*2,6^2+0,02*15^2= 16,67кН,но не более Ти = 2,5d2 = 2,5*2,6^2 = 16,9кН.Количество горизонтальных болтов определяется по [2], формула 60:,N – расчетное усилие, N = Nанк = 101,1 кН;T – наименьшая несущая способность, найденная по [2], табл. 17, Т = 16,7 кН;nш – число расчетных швов одного нагеля, nш = 1101,1/16,7/1 = 6Принимаем 6 болтов.5 ЛитератураСП 20.13330.2011. «Нагрузки и воздействия».Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. – М., 2011.СП 64.13330.2011. «Деревянные конструкции».Актуализированная редакция СНиП II-25-80. – М., 2011.ГОСТ 24454–80*. Пиломатериалы хвойных пород. Размеры.Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. для вузов/Ю. В. Слицкоухов, В. Д. Буданов, М. М. Гаппоев и др.; под ред. Г. Г. Карлсена и Ю. В. Слицкоухова. – 5–е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1986. – 543 с.Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования: Учеб. пособие для вузов / Ю. В. Слицкоухов, И. М. Гуськов, Л. К. Ермоленко и др.; Под ред. Ю. В. Слицкоухова. – М.: Стройиздат, 1991. – 256 с.: ил.Расчет конструкций из дерева и пластмасс: учеб. пособие для студ. Вузов /, В. М. Головина, Э. М. Улицкая; под. ред Ф. А. Байтемирова. – 2–е изд., перераб. И доп. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 160 с.СНиП II–23–81*, Стальные конструкцииГОСТ 19903–74, Прокат листовой горячекатаный. Сортамент.