Практическое занятие 6 Поверочные расчеты деревянных конструкций. Учет действительных условий работы конструкций.

Расчет зданий и сооружений и определение усилий в конструктивных элементах от эксплуатационных нагрузок проводятся на основе методов строительной механики и сопротивления материалов.

Расчеты могут осуществляться инженерными методами на ПЭВМ с использованием программ «ЛИРА», «Мономах», «SCAD» и других.

Расчеты выполняют на основании и с учетом уточненных обследованием: - геометрических параметров сооружения и его конструктивных элементов - пролетов, высот, размеров расчетных сечений несущих конструкций;

- фактических опираний и сопряжений несущих конструкций, их реальной расчетной схемы здания или сооружения;

- расчетных сопротивлений материалов, из которых выполнены конструкции здания или сооружения;

- дефектов и повреждений, влияющих на несущую способность конструкций здания или сооружения;

- фактических нагрузок, воздействий и условий эксплуатации здания или сооружения.

Реальная расчетная схема определяется по результатам натурного обследования, которая должна отражать:

- условия опирания или соединения с другими смежными строительными конструкциями, деформативность опорных креплений;

- геометрические размеры сечений, величины пролетов, эксцентриситетов;

- вид и характер фактических (или требуемых) нагрузок, точки их приложения или распределение по конструктивным элементам;

- повреждения и дефекты конструкций.

Расчет несущей способности деревянных конструкций выполняют в соответствии со СНиП II-25-80.

Расчет конструкций зданий и сооружений, эксплуатирующихся в сейсмических районах, выполняют в соответствии со СНиП РК 2.03-30-2006.

На основании проведенного расчета определяют:

- усилия в конструкциях от эксплуатационных нагрузок и воздействий, в том числе и сейсмических;

- несущую способность этих конструкций.

Сопоставление этих величин показывает степень реальной загруженности конструкций по сравнению с ее несущей способностью.

На основании проведенного обследования несущих конструкций здания или сооружения, выполнения проверочных расчетов и анализа их результатов делается вывод о категории технического состояния этих конструкций и может быть принято решение об их дальнейшей эксплуатации. В случае если усилия в конструкциях превышают ее несущую способность, то состояние таких конструкций должно быть признано недопустимым или аварийным.

Расчеты несущей способности деревянных конструкций.

6.1 Расчеты деревянных конструкций

Пример 1. Проверим сечение стропил из брусков 10x15 см под черепичную кровлю здания, расположенного в г. Москве. Угол наклона крыши а = 27°, расстояние между стропилами а = 1,3 м, расчетный пролет l = 4,4 м, древесина - сосна 1-го сорта с R = 14 Мпа (рис. 6.1). Расчетная нагрузка от собственной массы кровли и снегового покрова q₁ определяется по формуле:

Q₁= (y₁q Hcosα + Y₂р^Нcos²a)a,

Нормативная и расчетная нагрузки на 1 пог. м стропил:

q^H= (62·0,89 + 94·0,89²)·1,3 = 168 кг/м = 1,68 кН/м;

q₁ =(l,l·62·0,89+1,4-94-0,89²)·1,3= 214 кг/м² = 2,14 кН/м.

Расчетный изгибающий момент М находим по формуле:

М = 0,125 q₁l²

М= 0,125·2,14·4,4² = 5,2 кНм.

Рис.6.1 Расчетная схема стропил

Где q^Н - масса 1 м² кровли (черепица - 45 кг/м², обрешетка 7 кг/м² и стропильная нога 10кг/м²), всего 62 кг/м²; γ_i - коэффициенты перегрузки (γ₁=1,1; γ₂=1,4); р^Н - нормативная снеговая нагрузка на 1 м² горизонтальной проекции крыши (при α=27⁰, с=0,94, р^Н=0,94·100=94 кг/м²); а - расстояние между осями стропил (а=1,3); α - угол наклона крыши (α=27⁰, cosα=0,89).

Моменты сопротивления W и инерции I сечения стропил определяем по формулам:

W=bh²/6=10·15 ²/6=375см³

I=bh³/12=10·15³/12=2812 см⁴.

Напряжения в сечениях стропил:

σ=M/W=52000/375=138.7 кг/см²=13,9МПа;

13,9МПа<14МПа.

Величина прогиба от нормативных нагрузок:

f= 5q^Hl⁴/384EI=5·1,68·440 ⁴/384·1·10⁵·2812=2,91 см;

f/l=2,91·440=1/151; 1/151 > 1/200.

Стропила по второму предельному состоянию (по деформациям) не проходят, необходимо их усиление.