
- •1. Исходные данные
- •2. Конструирование и расчет настила
- •2. Расчет прогона
- •3. Расчет несущих конструкций покрытия и подбор сечения элементов
- •4. Статический расчет рамы здания
- •4.1. Определение вертикальных нагрузок на раму
- •4.2. Определение горизонтальных нагрузок на раму
- •4.3. Статический расчет рамы
- •4.4. Подбор сечения колонны
- •4.5. Расчёт базы колонны
- •5. Обеспечение пространственной жесткости здания при эксплуатации и монтаже
- •6. Мероприятия по защите деревянных конструкций от гниения и возгорания
- •Литература
Введение
Древесина – ценный конструкционный строительный материал. Конструкции из дерева относятся к классу легких строительных конструкций, применение которых в строительстве является одним из важных направлений на пути повышения эффективности и ускорения строительного производства.
Деревянные строительные конструкции являются надежными, легкими и долговечными.
Достоинство древесины как материала конструкций – требуемая прочность при малой массе, достаточная долговечность, относительная простота добывания материала, технологичность изготовления конструкций, малые значения коэффициентов температурного расширения и теплопроводности, стойкость к некоторым химически агрессивным средам.
К основным недостаткам можно отнести низкую огнестойкость, низкую биологическую стойкость, сильную зависимость физико-механических свойств от температурно-влажностных условий и длительности нагрузок, значительную неоднородность.
1. Исходные данные
Поперечная рама проектируемого здания представляет собой трехшарнирную раму, состоящую из стоек и ригеля. Соединение ригеля со стойками шарнирное, стоек с фундаментами – жесткое.
Рама рассчитывается на вертикальные и горизонтальные нагрузки, которые в зависимости от продолжительности действия подразделяются на постоянные и временные. К постоянным относятся собственный вес ограждающих и несущих конструкций, к временным – ветровая нагрузка, снеговая нагрузка и т.д. Рама является однажды статически неопределимой системой. Раздельно рассчитывается: ригель как ферма, стойка как защемленная балка.
Исходные данные для проектирования конструктивной схемы здания :
пролет l – 18,0 м ;
место возведения здания – г. Санкт-Петербург;
снеговой район II ;
ветровой район III ;
класс ответственности –2 ;
покрытие – настил из досок;
прогоны консольно-балочные брусчатые ;
температурный режим – холодный ;
шаг несущих конструкций – 3,0 м ;
длина здания – 11 шагов.
2. Конструирование и расчет настила
Расчетная схема настила показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Расчётная схема настила
а –при первом сочетании нагрузок; б – при втором сочетании нагрузок.
Принимаем расчетное сопротивление изгиба для древесины 3-го сорта fm,d=13МПа (п. 6.1.4.3 [1]), значение предельного относительного прогиба – табл. 15 [5].
Рассчитаем сплошной двойной дощатый настил под холодную рулонную кровлю по треугольным деревянным фермам пролетом 18,0м, установленных с шагом В=3,0 м. Класс условий эксплуатации – 3, класс ответственности здания – II, район строительства по снегу – III. Древесина – пихта 3-го сорта.
Для холодной кровли по прогонам принимаем сплошной двойной настил из досок предварительно толщиной 19мм. Шаг прогонов принимаем равным 1,5 м.
Нагрузки на настил вычисляем в табличной форме.
Таблица 1. Нагрузки на 1м2 двойного дощатого настила
Наименование нагрузки |
Нормативная нагрузка, кН/м2 |
Коэф. надежности по нагрузке, γf |
Расчетная нагрузка, кН/м2 |
1. Рулонная кровля |
0,100 |
1,3 |
0,130 |
2. Защитный настил 0,019·600/100 |
0,114 |
1,1 |
0,125 |
3. Рабочий настил 0,15×0,032×600×(1/(0,15+0,1))/100 |
0,115 |
1,1 |
0,127 |
Итого |
Gk = 0,329 |
|
Gd = 0,382 |
В таблице 1:
• 100 - коэффициент для определения нагрузки в кН;
• 0,1 кН/м - нормативная нагрузка от рулонной кровли согласно главе 4 [10];
• коэффициент надежности по нагрузке γf принят согласно табл. 1 [2];
• плотность древесины пихты для 3 класса условий эксплуатации принята по табл. 6.2[1]
Для II снегового района S0=1,0 кН/м2 (табл. 4 [2]). Согласно п. 5.1 [2] нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия
,
где
коэффициент,
учитывающий форму покрытия (схема 2
[2]),
здесь
― высота фермы.
При
> 0,8 ― коэффициент надежности для
снеговой нагрузки γf=1,6,
согласно п. 5.7 [2].
Тогда Qd=Qk· γf =1,2·1,6=1,92 кПа.
Для расчета принимаем полосу настила шириной bd=1 м на горизонтальном участке покрытия.
Нагрузки на 1 погонный метр расчетной полосы равны:
Fk=(Gk+Qk)·bd=(0,329+1,2)·1=1,1,529кН/м; Fd=(Gd+Qd)·bd=(0,382+1,92)·1=2,302 кН/м.
В соответствии с п. 7.4.2.1 [1] рассчитываем настил как двухпролётную балку по одному из двух сочетаний нагрузок.
Максимальный изгибающий момент при первом сочетании нагрузок:
.
Максимальный изгибающий момент при втором сочетании нагрузок от действия сосредоточенной нагрузки, распределенной на две доски настила, и собственного веса настила:
где
сосредоточенная нагрузка
.
Так как
.
Толщину настила определяем при первом сочетании нагрузок,
где
−коэффициент
условий работы для 3 класса условий
эксплуатации при учёте полной снеговой
нагрузки (табл.6.4[1]);
−
коэффициент условий
работы для 3 класса условий эксплуатации
при учёте кратковременного действия
монтажной нагрузки (табл.6.4[1]).
Если
то
толщина настила надо определить при
втором сочетании нагрузок.
Требуемый момент сопротивления равен:
,
где
где
расчетное
сопротивление изгибу настила из древесины
сосны 3-го сорта согласно (п.6.1.4.3[1])..
переходной
коэффициент для пихты, учитывающий
породу древесины [1].
коэффициент условий
работы для 2 класса условий эксплуатации
при учете полной снеговой нагрузки
(табл. 6.4 [1]).
коэффициент
надежности по назначению [2].
Принимаем зазор
между кромками досок
,
тогда:
,
что больше, чем
.
Определяем запас прочности:
.
.
Проверка на жёсткость
Определяем относительный прогиб настила от нормативной нагрузки:
где
модуль
упругости древесины вдоль волокон в
соответствии с п.6.1.5.1,6.1.5.3[1].
предельный
относительный прогиб для
,
табл.19[3]
Для второго сочетания нагрузок проверка на жёсткость не производится.