.Санкт–Петербургский государственный архитектурно–строительный
университет
Кафедра конструкций из дерева и пластмасс
Дисциплина: КДиП
Курсовой проект на тему деревянный каркас одноэтажного промышленного здания
Работу выполнил
студент группы 1 – п – 5
Шошкин Н. Ю.
Работу принял
Москалев М.Б.
Санкт–Петербург
2010
1. Исходные данные
Пролет здания: 18,0 м
Длина здания: 30,0 м
Отметка низа ригеля: + 7,200 м
Район строительства: III (1,8 кПа = 180 кгс/м2)
Режим эксплуатации: Б–1
Степень ответственности здания: II
Стойка (колонна): клеедосчатая
Древесина: сосна
Основная несущая конструкция покрытия: металлодеревянная ферма
Крыша: рабочий настил
План. Схема поперечника здания
2. Расчет и конструирование крыши
Крыша состоит из основных несущих конструкций и кровельного покрытия.
Основная несущая конструкция – металлодеревянная ферма пролетом 18,0 м. Верхние пояса и сжатые элементы решетки выполнены из древесины. Для нижних поясов и растянутых элементов решетки применяют стальные профили, чаще всего, угловые.
Кровельное покрытие – это непосредственно кровельный ковер и набор элементов, обеспечивающих нормальную эксплуатацию крыши.
Двойные настилы применяют в качестве основания под холодные рулонные кровли.
Нижний рабочий настил выполняют из обзольных досок толщиной 19 – 25 мм. Длина досок рабочего настила должна быть не менее двух шагов прогона.
Верхний защитный настил делается из узких и тонких досок толщиной в заготовке 16 мм и шириной 60 – 100 мм. Настилается он под углом в 30 – 45º к рабочему настилу и плотно сшивается к ним гвоздями. Перед наклейкой рулонной кровли доски защитного настила строгают, поэтому их толщина в деле принимается равной 13 мм. Защитный настил обеспечивает повышенную жесткость основания под кровлю и пространственную жесткость покрытия в плоскости кровли.
2.1. Расчет элементов покрытия. Рулонная кровля по настилам из досок.
Покрытие состоит из двойного дощато–гвоздевого настила по прогонам. Материал кровельного ковра – рубероид. Здание неутепленное. Режим эксплуатации Б–1 – внутри неотапливаемых помещений в сухой зоне.
Применяем построечную конструкцию покрытия: по прогонам укладываем два настила досок: нижний настил – разряженный рабочий, верхний настил – сплошной защитный под двухслойный рулонный ковер на горячей мастике.
Предварительно проектируем защитный настил (опалубку) под рулонную кровлю из досок 16 х 100 мм, рабочий настил – из досок 22 х 150 мм, уложенных с промежутком в 30 мм. Рабочий настил укладывается по стропильным ногам, которые опираются на прогоны. Защитный настил укладываем под углом 45º к рабочему.
Материал древесина сосна 3 сорта. Плотность при режиме эксплуатации Б–1 = 500 кг/м3. ([2], табл. прил. 3)
Для верхнего слоя кровельного ковра принимаем рубероид марки РКМ–350Б – рубероид кровельный с крупнозернистой посыпкой. Площадь с рулона 10 м2, масса рулона 25 кг.
Для двух нижних слоев кровельного ковра принимаем рубероид марки РПМ–300А – рубероид подкладочный с односторонней мелкозернистой посыпкой. Площадь с рулона 20 м2, масса рулона 20 кг.
Для склеивания слоев рубероида применяем горячую мастику. Расход мастики при трехслойном рубероиде составляет 7,7 кг/м2 покрытия.
Трехслойная рубероидная кровля на горячей мастике
РКМ–350Б:
2 слоя РПМ–300А:
3–хслойная мастика: 7,7 кг/м2
Сумма: 2,5 + 2,0 + 7,7 = 12,2 кг/м2
С учетом нахлеста слоев рубероида, увеличиваем полученное значение массы на 25 %.
Итого: 12,2 · 1,25 = 15,25 кг/м2.
Нагрузка на рабочий настил, кН/м2
Коэффициент γf определяется по [1], табл. 1
Элемент |
Нормативная нагрузка, кН/м2 |
Коэффициент надеж–ности по нагрузке, γf |
Расчетная нагрузка, кН/м2 |
Трехслойная рубероидная кровля на горячей мастике 15,25 кг/м2 |
0,153 |
1,3 |
0,199 |
Защитный настил из досок толщиной 16 мм 500 кг/м3 = 5,1 кН/м3 ([2], табл. прил. 3 для реж. Б1) 5,0 · 1,0 · 1,0 · 0,016 = 0,080 |
0,080 |
1,1 |
0,088 |
Рабочий настил из досок 22х150 мм с расстоянием между осями досок 180 мм
|
0,093 |
1,1 |
0,102 |
Итого вес покрытия G (постоянная нагрузка) |
0,326 |
|
0,389 |
Снеговая нагрузка S [1], табл. 4* [1], п. 5.7. |
1,26 |
|
1,80 |
Итого: |
1,586 |
|
2,189 |
Нормативное значение снеговой нагрузки: SН = 1,80 · 0,7 = 1,26 кН/м2
Дощатый настил под мягкую кровлю целесообразно конструировать рассчитывать как двух пролетную неразрезную шарнирно–опертую балку. Расчетную ширину настила условно принимают равной 1 м. Пролет составляет 1,5 м, т. е. расстоянию между стропильными ногами.
В соответствии с требованиями [2] настил покрытия рассчитывают на два основных сочетания нагрузок:
1) постоянную и временную от снега (расчет на прочность и прогиб);
2) постоянную и временную от сосредоточенного груза в 1 кН с умножением на коэффициент перегрузки n = 1,2 (расчет только на прочность).
Первое сочетание соответствует периоду нормальной эксплуатации конструкции. Здесь рассматривают равномерно распределенную постоянную нагрузку от собственного веса конструкции и временную от снега.
Условие прочности настила обеспечивается при
([2], п. 4.9.)
Mmax1 – максимальный изгибающий момент от действия равномерно распределенных расчетных нагрузок от снега и собственного веса
Wрасч – расчетный момент сопротивления настила из досок толщиной h и шириной расчетного сечения
Ru – расчетное сопротивление изгибу. Для элементов настила под кровлю из древесины 3 сорта принимаем Ru = 13 МПа ([2], п. 3.1. прим. 5)
Максимальный изгибающий момент М возникает в сечении над средней опорой и определяется выражением:
Gрасч – расчетная постоянная нагрузка от собственного веса
Sрасч – расчетная временная нагрузка от снега
В – ширина нагрузочной площадки, В = 1,0 м
l – пролет – расстояние между стропильными ногами, l = 1,5 м
Расчетный момент сопротивления
b – ширина расчетного сечения
h – толщина досок настила
Расчетная схема и эпюра моментов
кровельных настилов на период эксплуатации
Условие жесткости (проверка по прогибу) с учетом двухпролетной схемы изгибаемого элемента, загруженного равномерно распределенной нагрузкой:
f – максимальный прогиб в неразрезном изгибаемом элементе от действия равномерно распределенных нормативных нагрузок от снега и собственной массы конструкции
E – модуль упругости древесины вдоль волокон,
Е = 1000 кН/см2 ([2], п. 3.5.)
Расчетный момент инерции настила
b – ширина расчетного сечения;
h – толщина досок настила
Проверка на прочность:
Условие выполнено
Проверка на жесткость
fu = 1,12 см – предельный вертикальный прогиб настила получен интерполяцией ([2], табл. 19)
Условие выполнено
Второе сочетание соответствует периоду монтажа или ремонта. Здесь рассматривают равномерно распределенную постоянную нагрузку от собственного веса конструкции и сосредоточенную монтажную нагрузку Р = 1,0 кН, учитывающей вес человека с инструментом.
При двойном настиле (рабочем и защитном) при расчете настила на второе сочетание расчетных нагрузок сосредоточенную монтажную нагрузку распределяем на ширину 500 мм рабочего настила.
Наиболее невыгодное приложение нагрузок во втором сочетании – это равномерное распределение нагрузки от собственной массы по всей длине и сосредоточенный груз на расстоянии х = 0,432·l от крайней опоры.
Расчетное значение монтажной нагрузки Р = 1,0 · 1,2 = 1,2 кН
1,2 – коэффициент перегрузки
Расчетная схема и эпюра моментов
кровельных настилов на период монтажа
Условие прочности настила обеспечивается при
([2], п. 4.9.)
Мmax2 – максимальный изгибающий момент возникает в сечении в точке приложении сосредоточенной силы и определяется выражением:
g – нагрузка от собственного веса настила на 500 мм
Р – величина сосредоточенной силы, Р = 1,2 кН
l – пролет – расстояние между стропильными ногами, l = 1,5 м
Проверка на прочность:
Условие выполнено
Окончательно принимаем рабочий настил:
– защитный настил из досок 16 х 100 мм, уложенных вплотную встык;
– рабочий настил из досок 22 х 150 мм, уложенных с промежутком в 30 мм.