- •Пояснительная записка к курсовому проекту
- •Исходные данные
- •1.2 Компоновка рабочего сечения панели
- •1.3 Определение нагрузок на плиту покрытия
- •1.4 Определение расчетных характеристик материалов
- •Расчётные характеристики древесины
- •1.5 Определение геометрических характеристик расчетного поперечного сечения
- •2.1 Геометрический расчёт
- •Снеговая нагрузка
- •2.3 Статический расчёт рамы
- •4 Мероприятия по обеспечению долговечности основных несущих и ограждающих конструкций Для защиты конструкций от загнивания выполняем мероприятия конструктивной и химической защиты.
1.4 Определение расчетных характеристик материалов
Для фанеры бакелизированной марки ФБС (табл. 6.11, /2/) имеем:
Расчётное сопротивление растяжению фанеры вдоль волокон наружных слоев:
fp.t.0.d· kmod·ks= 32·1,2·0,9= 34,56МПа;
Расчётное сопротивление изгибу фанеры поперек волокон наружных слоев:
fp.m.90.d· kmod·ks=33·1,2·0,9= 35,64МПа;
Расчётное сопротивление скалыванию фанеры:
fp.v.0.d· kmod·ks=1,8·1,2·0,9=1,94 МПа;
где kmod = 1,2 - коэффициент условий работы, принимаемый по табл. 6.4 /2/;
ks=0,9 – коэффициент, принимаемый согласно п.6.1.4.4.7 /2/;
Модуль упругости фанеры (в соответствии с табл. 6.12 /2/)
Eр· kmod·kt=12000·1,2·1=14400 МПа.
Расчётные характеристики древесины
Для изготовления каркаса плиты применена древесина II сорта сосна веймутовая.
Расчетные характеристики определены согласно табл. 6.5 /2/:
Расчётное сопротивление изгибу:
fmd· kmod·ks·kx =13·1,2·0,9·0,65=9,126 МПа;
Расчётное сопротивление древесины скалыванию вдоль волокон:
fv.0.d· kmod·ks·kx =1,6·1,2·0,9·0,65=1,12 МПа;
Модуль упругости древесины в соответствии с п.6.1.5.1 /1/ вдоль волокон:
E0· kmod·kt =10000·1,2·1 = 12000 МПа;
где kmod =1,2 – коэффициент условий работы (класс условий эксплуатации – 1), принимаемый по табл. 6.4 /2/;
kt =1 – коэффициент, принимаемый согласно п.6.1.4.4.2 /2/;
kx =0,9 – коэффициент принимаемый согласно п.6.1.1 /2/;
ks =0,9 – коэффициент, принимаемый согласно п.6.1.4.4.7 /2/.
1.5 Определение геометрических характеристик расчетного поперечного сечения
Для удобства ведения последующих расчетов запишем основные размеры плиты в табличной форме.
Таблица 1.2 – Основные размеры плиты, учитываемые в расчете
Показатели |
Значение, мм |
Размеры, мм: |
|
|
|
высота |
h =122 |
пролет |
Ld =5500 |
расстояние между осями продольных ребер |
a = 480 |
расстояние между продольными ребрами в свету |
a1 =448 |
|
|
ширина |
bw.i=32; bw=32·4=128 |
высота |
hw=105 |
|
|
ширина |
bsup=1472 |
толщина |
htsup = 10 |
|
|
ширина |
binf=1530 |
толщина |
ht.inf = 7 |
расчетная ширина фанерной обшивки (учитывая концентрацию напряжений в обшивке в зоне соединения ее с ребрами) |
bd = 0,9b=0,9·1530=1377 т.к. Ld ≥ 6a |
Рисунок 1.4 – Основные геометрические характеристики расчетного сечения плиты
Геометрические характеристики расчетного сечения, приведенные к фанере:
-
площадь приведенного сечения:
,
где - коэффициент приведения сечения к фанере;
-
статический момент сечения относительно верхней грани обшивки:
;
-
положение нейтральной оси
-
момент инерции относительно нейтральной оси:
-
момент сопротивления в крайних сжатых волокнах обшивки:
мм3;
-
момент сопротивления в крайних растянутых волокнах обшивки:
мм3.
Геометрические характеристики расчетного сечения, приведённые к древесине:
-
площадь приведенного сечения:
мм2,
где - коэффициент приведения сечения к фанере;
-
статический момент сечения относительно нижней грани обшивки:
-
положение нейтральной оси мм;
-
момент инерции относительно нейтральной оси:
-
момент сопротивления в крайних сжатых волокнах ребер каркаса:
мм3;
-
момент сопротивления в крайних растянутых волокнах ребер каркаса:
мм3.
1.6 Расчет плиты по первой группе предельных состояний
Рисунок 1.5 – Расчётные схемы плиты, верхней обшивки
Расчётные усилия в сечениях плиты (рис.1.4):
-
изгибающий момент:
;
-
поперечная сила:
;
-
местный изгибающий момент в верхней обшивке:
.
1.6.1 Проверка на прочность растянутой (нижней) обшивки
Проверка нижней обшивки ведется по формуле:
,
где fp.t.0.d = 34,56 МПа – расчетное сопротивление фанеры растяжению (см п.1.4);
kp = 1 – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки (стыки отсутствуют).
f.t.d – расчетное растягивающее напряжение в обшивке панели, определяемое по формуле:
- условие прочности выполняется
1.6.2 Проверка сжатой верхней обшивки
На прочность и устойчивость
Проверка верхней обшивки проводится по формуле:
,
Так как , следовательно: ;
– прочность и устойчивость сжатой обшивки обеспечена.
На местный изгиб
Проверка верхней обшивки проводится по формуле:
,
где ;
– момент сопротивления обшивки шириной 1 м.
1.6.3 Проверка на скалывание клеевого шва обшивки в пределах ширины ребер
Проверка клеевого шва обшивки производим в пределах ширины ребер по формуле:
f.d fpv.o.d ,
где ,
– статический момент сдвигаемой фанерной обшивки относительно нейтральной оси;
bd =bw – расчетная ширина сечения (суммарная толщина стенок).
1.6.4 Проверка продольных ребер
На прочность при изгибе
Проверку прочности ребер производим по формуле,
где ;
На скалывание вдоль нейтральной оси при изгибе:
Проверку производим по формуле w.d fv.o.d ,
где ,
– статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;
1.7 Расчет плиты по второй группе предельных состояний (проверка на прогиб)
Проверку производим по формуле ; где U0 – прогиб балки постоянного сечения высотой (h) без учета деформаций сдвига; Ulim/l – максимально допустимый предельный прогиб плиты, определяемый по таблице 4.1, с.53 /1/ .
При .
.
Проведенные расчеты показали, что плита удовлетворяет требованиям СНБ 5.05.01-2000 по первой и второй группе предельных состояний. Следовательно, изначально принятые геометрические характеристики элементов плиты (фанерные обшивки, клееный деревянный каркас) не нуждаются в коррекции.
2 Конструирование и расчёт рамы
В основном применяют однопролётные двускатные рамы при пролётах 12…24 м. Трёхшарнирная рама является статически определимой. Преимуществом этой схемы является независимость действующих в её сечениях усилий от осадки фундаментов и относительная простота решений шарнирных опорных узлов. К недостаткам относится возникновение больших изгибающих моментов в карнизных сечениях или узлах.
Трёхшарнирные клеедеревянные рамы заводского изготовления являются одним из основных видов деревянных рам. Элементы этих рам имеют прямоугольные клеедеревянные сечения постоянной ширины и переменной высоты.
Гнутоклееная рама состоит из двух полурам. Полурама представляет собой гнутый элемент переменного сечения. Имеет следующие достоинства: состоит из двух элементов, соединенных тремя шарнирами, переменная высота сечения позволяет экономить древесину. Недостатки: большая трудоемкость при изготовлении, расчётное сопротивление изгибу уменьшается, т.к. .