СОДЕРЖАНИЕ:

1 КОМПОНОВОЧНАЯ ЧАСТЬ……………………………………………….

1.1 Определение основных размеров несущих конструкций………………

1.2 Разбивка сетки колонн и расположение в плане по габаритам здания основных несущих конструкций……………………………...……………………...

1.3 Конструктивное решение крыши и стен………………………………...

1.4 Разработка системы связей продольного и торцевого фахверка………

2 РАСЧЁТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ……………………………….

2.1 Расчёт элементов крыши……………………………………………….

2.1.1 Расчёт клеефанерной плиты покрытия……………………………...

2.1.2 Расчёт досчатоклеенчатой балки…………………………………...

2.2 Расчет дощато-клееной колонны однопролетного здания…………….

2.2.1 Предварительный подбор сечения колонн………………………….

2.2.2 Определение нагрузок на колонну…………………………………..

2.2.3 Определение усилий в колоннах…………………………………….

2.2.4 Расчет колонн на прочность по нормальным напряжениям и на устойчивость плоской формы деформирования……………………………………..

2.2.5 Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов (колонны)……………………………………………………..

2.2.6 Расчет на устойчивость из плоскости как центрально сжатого стержня………………………………………………………………………………….

2.2.7 Расчет узла защемления колонны в фундаменте…………………...

2.3 Указания по изготовлению, защите, транспортировки и монтажу

конструкций……………………………………………………………………………

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Компоновочная часть

1. Определение основных размеров несущих конструкций

Высота здания Н=9,2 м. Высота ригеля h_р=( )l=1,47 1,10 м. принимаем h_р=1,3 м.

Ригель опирается через обвязочный брус (h_б=150 мм) на основные стойки каркаса, которые, в свою очередь, опираются на фундамент, выступающий над отметкой пола на высоту h_ф=150 мм.

Высота сплошной клеёной стойки принимается:

h_c=H-h_б-h_ф=9,2-0,15-0,15=8,9 м.

Ширина сплошной клеёной стойки принимается :

B_с=(1/8…1/12)h_c=1,1…0,7 м, принимаем B_c=1 м.

Полезная высота здания:

h=H-a-100=9,2-0,2-0,1=8,9 м (а=200 мм – зазор, учитывающий возможность прогиба конструкции ригеля)

Рисунок 1 – Схема поперечной рамы

2. Разбивка сетки колонн и расположение в плане по габаритам здания основных несущих конструкций

Рисунок 2 - Схема разбивки сетки колонн

Шаг основных несущих конструкций - колонн В=5,4 м (по заданию). Общая длина здания равна 11В=11*5,4=59,4м. Пролёт здания 17,6 м. С торцов здания клеёные стойки смещаются на 500 мм. Привязка колонн по цифровым и буквенным осям центральная. Ригели устанавливаются на колонны по осям 1-12.

3. Конструктивное решение крыши и стен

Уклон кровли i=1/7, поэтому согласно [1 табл.4] принимаем кровлю рубероидно-пергаминовую двухслойную кровлю (вес на единицу площади составляет 60 Н). Для обеспечения наружного водоотвода устраиваются свесы кровли на 30…50 см. Конструкции стенового ограждения опираются на элементы продольного и поперечного фахверка.

Рисунок 3 - Конструктивная схема поперечной рамы

4. Разработка системы связей продольного и торцевого фахверка

Рисунок 4 - Схема вертикальных связей

Связи нужны для обеспечения пространственной неизменяемости и устойчивости сжатых элементов каркаса, восприятия и передачи на фундаменты горизонтальных воздействий. Вертикальные связи жёстко связывают несущие конструкции попарно в продольном направлении. Принимаем крестовые вертикальные связи. Вертикальные связи между колоннами в плоскости продольных стен предназначены для обеспечения жёсткости каркаса в продольном направлении, а так же для раскрепления стоек от потери устойчивости из плоскости рамы. Конструкция связей должна быть увязана с продольными ригелями. Связи выполняются в виде подкосов из досок или брусьев и воспринимают только сжимающие усилия при активном давлении ветра на торец здания.

Торцовый фахверк выполняется в виде отдельных стоек и распорок. Основные стойки фахверка торца должны иметь собственный фундамент, а верх стойки должен передавать горизонтальную нагрузку на кровельные плиты.

Рисунок 5 - Схема торцового фахверка

2. Расчётно-конструктивная часть

1. Расчёт элементов крыши

1. Расчёт клеефанерной плиты покрытия

2.1.1.1 Конструирование клеефанерной плиты покрытия

Ширину панели делаем равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания . Толщину фанеры принимаем 12мм.

Для дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние фанерные обшивки применяем по сортаменту пиломатериал (доску) сечением 50*150, но с учетом того, что доска будет обстругана со всех сторон на 2мм с целью её выравнивания, её размер будет 46*146 . Расчетный пролет панели 5400мм.

Высоту панели принимаем .

Каркас панели состоит из четырех продольных ребер. Шаг ребер принимают из расчета верхней фанерной обшивки на местный изгиб поперек волокон от сосредоточенной силы .

Расстояние между ребрами в осях

Изгибающий момент в обшивке

Момент сопротивления обшивки шириной

Напряжение от изгиба сосредоточенной силы:

Коэффициенты условий работы:

- условия эксплуатации А-3;

- высота сечения ;

0,97-определили интерполяцией

,(t=37 для г. Баку);

- ветровая, монтажная для всех видов сопротивлений, кроме смятия поперек волокон ;

- толщина слоя =12мм≤19мм;

- для элементов подвергнутых глубокой пропитке антипиренами под давлением;

11МПа - расчетное сопротивление изгибу в плоскости листа [2];

Фанера клееная из древесины лиственницы (пихта) марки ФСФ 12мм, поперек волокон наружных слоев.

Для придания каркасу жесткости продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами, расположенными по торцам панели.

Рисунок 6 - Конструирование панели

2.1.1.2 Сбор нагрузок на панель покрытия

Таблица1- Сбор нагрузок на панель покрытия

Конструктивные элементы и расчёт нагрузок	Нормативная нагрузка, Па (Н/м2)	Коэффициент надёжности	Расчётная нагрузка, Па (Н/м2)
Постоянные нагрузки
Двухслойная рубероидная кровля	60	1,3	78
Плита покрытия:
фанерная обшивка плиты δфγфg=(0,012+0,012)*600*10	144	1,1	158,4
продольные рёбра (1/lпbп)bphplpnpγpg= =(1/1,5*5,4)*0,046*0,146*5,4* 4*600*10	107,5	1,1	118,25
Утеплитель-пенополистирол 0,44*5,3*0,08*350*3	196	1,2	235
пароизоляция	19,0	1,2	22,8
Итого на 1 м2 покрытия	526,5	-	612,5
Временные нагрузки
Снеговая нагрузка на горизонтальную поверхность Sн.μ (I снеговой район)	500	-	500
Полная нагрузка
Полная нагрузка на 1 м2 покрытия Нагрузка на 1м.п. покрытия	1026,5 1026,5*1,48=1519,2Н/м	- -	1112,5 1646,5 Н/м

2.1.1.3 Определение геометрических характеристик панели покрытия

Коэффициент приведения древесины к фанере:

;

Приведённая ширина ребра:

м;

Расчётная ширина фанерной обшивки:

м;

Приведённая площадь:

см²;

Приведённый статический момент сечения относительно оси x₁:

см³;

Координата центра тяжести сечения плиты относительно оси x₁:

см;

Расстояние от центра тяжести сечения до верха плиты:

см;

Площади и координаты центров тяжести элементов поперечного сечения плиты относительно нейтральной оси x:

фанерной обшивки:

см²;

см;

продольных рёбер:

см²;

см;

Приведённые собственные моменты инерции элементов поперечного сечения плиты:

фанерной обшивки:

см⁴;

продольных рёбер:

см⁴;

Приведённый момент инерции сечения:

см⁴;

Приведённый момент сопротивления сечения плиты:

для фанерной обшивки:

см³ = 2,201^.10^-3 м³;

для рёбер:

см³ = 1,688^.10^-3 м³;

Приведённый статический момент фанерной обшивки относительно нейтральной оси:

см³ = 1,082^.10^-3 м³;

Приведённый статический момент нижней сдвигаемой части сечения плиты относительно нейтральной оси x:

см³ = 1,217^.10^-3 м³.

2.1.1.4 Расчёт плиты на прочность

Определяем внутренние усилия в плите, как в балке на двух опорах. Балка таврового сечения с длиной пролёта l_р=l=5400-55-15=5,33 м нагружена линейной равномерно распределённой нагрузкой: q=1646,5 Н/м.

Изгибающий момент и поперечная сила от расчётной нагрузки:

Н^.м;

Н.

Фанерную обшивку проверяем на устойчивость в соответствии со СНиП II-25-80

Па ≤ R_фс=13 МПа;

l_р=a’; ;

.

Проверяем фанерную обшивку на местный изгиб от сосредоточенного груза Р=1200 Н с коэффициентом перегрузки n=1,2 при ширине расчётной полосы b’_ф=1,0 м.

Рисунок 7 - Схема при местном изгибе

Момент от сосредоточенной силы:

Н^.м;

Момент сопротивления:

см³ = 24^.10^-6 м³;

Напряжения от местной нагрузки:

.

Проверка прочности продольных рёбер на изгиб по нормальным напряжениям:

МПа < R_n=13 МПа.

Проверка скалывающих напряжений:

в клеевом шве между рёбрами и обшивкой:

МПа ≤ R_фск=0,5 МПа;

в рёбрах по нейтральному слою:

МПа ≤ R_ск=1,6 МПа.

Таким образом, плита удовлетворяет требованиям прочности.

2.1.1.5 Расчёт панели на жёсткость

Прогиб плиты определяем с учётом деформации сдвига в соответствии со СНиП II-25-80 по формуле:

,

где:

м = 3 мм;

;

β=1 – так как высота плиты постоянная;

;

k=1 – так как высота плиты постоянная.

мм.

Относительный прогиб панели:

.

Таким образом, плита удовлетворяет так же и требованиям жёсткости.

2.1.2 Расчёт досчатоклееной балки

Рисунок 8 – Досчатоклееная балка

Сбор нагрузок

Таблица 2 – Сбор нагрузок

Конструктивные элементы и расчет нагрузок	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка,
Постоянные нагрузки
Двухслойный рубероидный ковер	60	1,3	78
Клеефанерная панель	470	1,1	517
Собственный вес балки	60	1,1	66
Итого постоянная:	590	-	661
Снеговая нагрузка	500	1,6	800
Полная нагрузка на 1м2 покрытия	1090	-	1461
Полная нагрузка на 1м.п. покрытия	5886	-	7889,4

Собственный вес балки:

Расчет сечения балки

.

Принимаем

Высота балки на опоре при i=0.07

Расстояние х от опоры до наиболее напряженного при изгибе сечения при равномерной нагрузке:

Высота сечения в этом сечении:

Расчетный изгибающий момент в опорном сечении и поперечная сила на опоре:

Величина криволинейного участка:

d=(0,15…0,25)l=2,64…4,4м.

Принимаем d=3 м.

Принимаем

Определяем минимальную высоту балки на опоре из условия скалывания:

Условие соблюдается

Определяем опасное сечение и высоту балки в этом сечении:

Проверяем нормальные напряжения в опасном сечении от изгибающего момента:

Условие выполняется.

Определяем прогиб балки.

Прогиб изгибаемых элементов определяется по моменту инерции поперечного сечения наибольшего прогиба шарнирно опертых изгибаемых элементов как постоянного, так и временного сечения.

;

;

;

;

Относительный прогиб двускатной балки прямоугольного сечения определяем как:

;

;

.

Принятое сечение удовлетворяет всем требованиям.

2.2.10. Расчет узла опирания балки на колонну.

Определяем площадь опорной подушки балки из условия смятия:

см²;

A – опорная реакция балки;

Ширина опорной подушки:

см

Принимаем подушку шириной = 20 см, длиной 40 см, толщиной 15 см.