2253
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА»
ОСНОВЫ СТРОИТЕЛЬНОГО ДЕЛА
Методические указания к расчѐтно-графическим работам для студентов по направлению подготовки 35.03.02 – Технология
лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
Воронеж 2015
2
УДК 69.03
Арзуманов, А. А. Основы строительного дела [Текст] : методические указания к расчѐтно-графическим работам для студентов по направлению подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств / А. А. Арзуманов ; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2015. – 15 с.
Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № 7 от 29 мая 2015 г.)
Рецензент доц. кафедры технологии строительного производства ФГБОУ ВПО «ВГАСУ» канд. техн. наук Л.В. Болотских
Научный редактор д-р техн. наук, проф. С.И. Сушков
Методические указания могут быть использованы при обучении слушателей по соответствующим программам дополнительного профессионального образования.
3
Оглавление
Введение……………………….……………………………………….… |
.......4 |
|
1. |
Расчѐтно-графическая работа № 1…………………..………...…....... |
6 |
2. |
Расчѐтно-графическая работа № 2…………………...………....... |
…11 |
Библиографический список…………………………………………………15
4
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время на различных производствах лесной промышленности, лесного хозяйства необходимо знание курса «Основы строительного дела». Менеджеры на этих предприятиях являются не только «заказчиками», но и нередко сами руководят строительными работами.
Методические указания содержат две расчѐтно-графические работы, которые позволят лучше изучить методы расчѐта деревянных конструкций. Все работы посвящены изучению порядка расчѐта. Первая расчѐтнографическая работа посвящена расчѐту внецентренно-сжатого элемента деревянных конструкций. На практике это может быть деревянная опорастойка, стойка деревянной фермы и опора стропильной крыши. Во второй работе рассчитывается деревянная, трѐхшарнирная арка.
Каждая расчѐтно-графическая работа содержит теоретическую часть, исходные данные, пример расчѐта и контрольные вопросы для самостоятельного контроля. Необходимые рисунки создают полную карт и- ну будущей расчѐтной работы у студента.
Методические указания регламентируют общие правила оформления текстовых документов, содержат основные расчѐты и содержание расчѐтнографических работ.
Целью данных методических указаний является дать необходимые рекомендации для выполнения расчѐтных работ студентам, обучающимся по профилю «Лесоинженерное дело».
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКИЕ РАБОТЫ по курсу «Основы строительного дела»
Теоретическая часть.
Расчет на прочность внецентренно-сжатых элементов (стойки рам, верхние пояса ферм и арок) производят по формуле
N |
|
М д |
Rс , |
(1) |
|
Fрасч |
W расч |
||||
|
|
|
где N – расчетная сжимающая продольная сила;
Мд – изгибающий момент от действия продольных и поперечных нагру-
зок;
Wрасч– момент сопротивления поперечного сечения;
5
Fрасч – площадь поперечного сечения с учетом ослабления;
Rс – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон.
Для шарнирно-опертых элементов при симметричных опорах и изгибающих моментах синусоидального, параболического, полигонального и близких к ним очертаний, а также для консольных элементов
М д |
М |
, а 1 |
N |
, |
|
|
Rc Fбр |
||||
|
|
|
где – коэффициент продольного изгиба;
Fбр – площадь поперечного сечения брутто.
Проверка на устойчивость внецентренно-сжатых деревянных элементов проводится по формуле
N |
Rc . |
(2) |
|
|
|||
Fрасч |
|||
|
|
Коэффициент для древесины определяют:
при гибкости элемента 70 |
|
|
|
2 |
1 0,8 |
|
|
, |
|
|
||||
|
100 |
|
|
при гибкости элемента 70 3000
2
Гибкость элементов цельного сечения определяется по формуле
lro ,
где lo – расчетная длина элемента, при шарнирно закрепленных концах lo=l; при одном шарнирно закрепленном и другом защемленном конце lо=0,8l; при одном защемленном и другом свободном конце lo=2,2l; при обоих защемленных концах lо=0,65l; l – длина элемента.
Для прямоугольного сечения высотой «h» и шириной «в» радиус инерции сечения относительно оси «х»
rx=0,29h,
относительно оси «у»
rу=0,29в
6
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1
ТЕМА: РАСЧЕТ ВНЕЦЕНТРЕННО-СЖАТОГО ЭЛЕМЕНТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Исходные данные
Вариант исходных данных определяется по трем буквам фамилии и инициалам студента. По табл. 1 определяются номера подвариантов, а по табл. 2 выбирают значения исходных данных, необходимых для расчета.
Таблица 1
Используемая буква |
а |
в |
д |
ж |
|
м |
о |
р |
т |
ш, |
|
, |
, |
, |
, |
|
, |
, |
, |
, |
щ, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
г |
е |
з |
|
н |
п |
с |
у |
ы, |
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
, |
э, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
ф |
ю, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер подварианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используя номера подвариантов каждой буквы от первой до пятой, студент выписывает исходные данные из табл. 2. Исходные данные оформляются в виде таблицы.
Задача
Проверить прочность и устойчивость внецентренно-сжатого стрежня исходя из данных табл. 2 и рис. 1.
Выбор подварианта |
|
Студент Петров И.А. |
|
Используемые буквы |
Номер подварианта |
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
П (первая буква) |
|
|
7 |
|
|
||
|
|
Е (вторая буква) |
|
|
3 |
|
|
||
|
|
Т (третья буква) |
|
|
9 |
|
|
||
|
|
И (четвертая буква) |
|
|
4 |
|
|
||
|
|
А ( пятая буква) |
|
|
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в, мм |
|
h, мм |
l, м |
N, кН |
Р , кН/м |
Rc, мПа |
Схема |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
закре- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пления |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эле- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исполь- |
по 2- |
|
по 1-й |
По 5-й |
по 4-й |
по 3-й |
по 1-й |
по 5-й |
|
зуемая |
й бу- |
|
букве |
букве |
букве |
букве |
букве |
букве |
|
буква/№ |
кве |
|
|
|
|
|
|
|
|
подвари- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
антов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
150 |
|
220 |
4,0 |
80 |
1,8 |
16,0 |
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
130 |
|
210 |
5,0 |
90 |
2,0 |
14,0 |
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
140 |
|
215 |
6,0 |
110 |
1,6 |
15,0 |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
155 |
|
225 |
6,5 |
130 |
1,7 |
14,5 |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
170 |
|
240 |
4,5 |
135 |
2,4 |
15,0 |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
145 |
|
235 |
5,5 |
100 |
2,3 |
16,5 |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
155 |
|
230 |
6,0 |
75 |
2,2 |
14,5 |
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
160 |
|
225 |
4,5 |
115 |
1,3 |
14,0 |
Б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
165 |
|
220 |
7,0 |
95 |
1,9 |
15,5 |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
110 |
|
205 |
3,5 |
85 |
1,4 |
15,0 |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выбор схемы закрепления элемента производится по рис. 1
8
Рис. 1. Схемы закрепления элемента
Пример расчета
Задание: проверить прочность и устойчивость внецентренно-сжатого стержня, шарнирно опертого по концам. Размеры сечения в h =150х200 мм. Длина стержня l = 5 м. Расчетная сжимающая сила N =100 кН, расчетная распределенная поперечная нагрузка Р =1,6 кН/м. Расчетное сопротивление древесины на сжатие Rс=15 МПа.
1. Проверка прочности стержня в плоскости изгиба
1.1. Определение максимального изгибающего момента от поперечной нагрузки:
|
|
|
рl 2 |
|
|
|
1,6 52 |
|
|||||||||
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 кН м |
|||
|
8 |
|
|
|
|
|
8 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1.2. Определение момента сопротивления сечения |
|||||||||||||||||
|
вh2 |
|
|
15 202 |
|
||||||||||||
Wx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 см3 |
|||
|
|
6 |
|
|
|
|
|
6 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1.3. Определение гибкости стержня |
x |
|
|
lo |
, |
|
|||||||||||
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rx |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
x |
500 |
|
|
|
500 |
86 |
|||||||||||
|
0,29h |
|
|
0,29 20 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.4. Определение коэффициента продольного изгиба, так как х 70, то определяется по формуле (см. с. 3)
9
3000 3000 0,4 .
2 862
1.5. Определение изгибающего момента от действия продольных и поперечных сил
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
100 |
|
|
||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
0,44 |
, |
|||||
R F |
0,4 1,5 300 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
c бр |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
М д |
М |
|
5 |
|
|
11,4 кН м = 1140 кН см |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
0,44 |
|
|
|
|
|
|
||||||
1.6 Проверка прочности элемента по формуле (1) |
|
||||||||||||||||
|
N |
|
М д |
|
100 |
|
|
1140 |
1,47 кН/см2=14,7МПа Rc=15 Мпа. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Fнт |
|
Wx |
300 |
|
1000 |
|
|
|
1 Проверка устойчивости в плоскости, перпендикулярной изгибу
2.1 Радиус инерции сечения относительно оси «У» rу=0,29в=0,29 15=4,3 см
2.2 Гибкость стержня относительно оси «У»
у lo 500 116 rу 4,3
2.3Коэффициент продольного изгиба
3000 0,22 1162
2.4Проверка устойчивости по формуле (2)
N |
|
100 |
1,5 кН/см2=15 МПа=Rc=15 МПа. |
|
|
||
F |
0,22 300 |
ВЫВОД: прочность и устойчивость элемента обеспечена.
В случае если выражения (1) и (2) не выполняются, необходимо изменить поперечное сечение элемента и произвести перерасчет.
10
РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2 ТЕМА: РАСЧЕТ ТРЕХШАРНИРНОЙ ДЕРЕВЯННОЙ АРКИ
Теоретическая часть
Арки применяют в качестве несущих конструкций покрытий промышленных зданий, складов и павильонов при пролетах от 15 до 80 м. Арочные конструкции выполняют обычно криволинейного очертания (кругового и стрельчатого) они состоят из склеенного многослойного пакета гнутых плашмя досок. Поперечное сечение арок принимают прямоугольным и постоянным по всей
длине с отношением высоты сечения к пролету, равным 301 501 . Ширина сече-
ния принимается примерно 1 высоты сечения. Толщина слоев для изготовле-
5
ния арок должна быть при радиусе кривизны до 15 м не более 4 см, а при большем радиусе – не более 5 см. Из условия удобства транспортирования наибольшее распространение получили трехшарнирные арки, состоящие из двух изогнутых по окружности полуарок. Отношение стрелы подъема «f» к пролету
«l» – для круговых арок принимают |
f |
|
1 |
|
1 |
, а для стрельчатых арок |
|
l |
4 |
5 |
|||||
|
|
|
|
lf 12 13 . Радиус кривизны оси арки кругового очертания вычисляют по формуле
r |
l 2 |
4 f 2 |
|
|
|
|
, |
(3) |
|
|
|
|||
k |
|
8 f |
|
|
|
|
|
а длину дуги по формуле
|
|
|
|
|
|
|
S |
l 2 |
16 |
f 2 . |
(4) |
||
3 |
||||||
|
|
|
|
|
Распор арок воспринимается фундаментами или стальными затяжками.
Расчетным сечением арки является сечение с наибольшим изгибающим моментом, для которого также определяется продольная сила. По моменту и продольной силе расчет сечения производят на внецентренное сжатие. При определении гибкости расчетную длину элементов принимают: для двухшарнирных арок при симметричной нагрузке lo=0,35S, а для трехшарнирных арок при симметричной и несимметричной нагрузке, а также для двухшарнирных арок при несимметричной нагрузке lo=0,58S, где S – полная длина дуги арки.
Исходные данные Варианты исходных данных к заданию № 2 выбирают по табл. 1 и 3.