Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

9418

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
25.11.2023
Размер:
2.65 Mб
Скачать

0

В.Г. Миронов

ДЕРЕВЯННЫЙ КАРКАС ОДНОПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ.

Выпуск 2. Методический пример расчета и проектирования

Нижний Новгород

2018

1

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно - строительный университет» (ННГАСУ)

В.Г. Миронов

ДЕРЕВЯННЫЙ КАРКАС ОДНОПРОЛЕТНОГО ЗДАНИЯ.

Выпуск 2. Методический пример расчета и проектирования

Учебно-методическое пособие для выполнения курсового и дипломного проектов студентами строительных специальностей,

изучающих курс «Конструкции из дерева и пластмасс».

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебно-методического пособия

Нижний Новгород, 2018 год

2

УДК 624.011; 674.028.9

Миронов В.Г. Деревянный каркас однопролетного здания. Выпуск 2. Методический пример расчета и проектирования. Учебно-методическое пособие для выполнения курсового и дипломного проектов студентами строительных специальностей, изучающих курс «Конструкции из дерева и пластмасс»: Учебно-методическое пособие/В.Г.Миронов, Нижегор. гос. архитектур.-строит. ун-т; – Н.Новгород: ННГАСУ, 2018 - 58 с.

Подробно рассмотрен порядок расчета и проектирования элементов деревянного каркаса однопролетного здания, включающего клеефанерные плиты покрытия, клееные деревянные колонны и клееные деревянные балки с подробными методическими пояснениями и ссылками на нормативные и библиографические издания. Предложено несколько оригинальных способов жесткого закрепления колонны в фундаменте с их расчетом и конструированием. Дан подсобный материал по нормативным документам, только что вступившим в действие в 2016 и 2017 г.г. и регламентирующим нагрузки на здания и сооружения, а также расчет деревянных и стальных конструкций.

Рис. 12. Табл. 15. Библиограф. назв. 15.

©В.Г. Миронов

©ННГАСУ, 2018

3

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ ....................................................................................................................

4

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ..............................................................................................................

4

1. Выбор конструктивного решения .....................................................................................................

4

2. Расчет клеефанерной плиты покрытия.............................................................................................

6

3. Предварительный выбор размеров сечения колонны .....................................................................

7

4. Расчѐт и конструирование двускатной клееной балки покрытия ..................................................

9

4.1. Материалы и расчѐтные характеристики ..................................................................................

9

4.2. Нагрузки .....................................................................................................................................

10

4.4. Конструктивный расчет. Подбор размеров сечения ..............................................................

13

4.5. Проверяем прочность балки по нормальным напряжениям в расчетном сечении .............

15

4.6. Производим проверку балки на устойчивость плоской формы деформирования. .............

15

4.7. Проверяем балку на прогиб. .....................................................................................................

17

4.8. Проводим конструирование и расчет опорного узла балки ..................................................

18

5. Расчет колонны поперечной рамы здания..................................................................................

20

5.1. Исходные данные для расчета колонны ..................................................................................

20

5.2. Нагрузки на колонну .................................................................................................................

22

5.3. Статический расчет ...................................................................................................................

24

5.4. Проверка колонны на прочность..............................................................................................

27

5.5. Проверка устойчивости плоской формы деформирования ...................................................

28

6. Расчет крепления колонны к фундаменту......................................................................................

29

6.1. Вариант 1. Крепление анкерами из холодногнутых профилей, снабженных

 

призматическими шпонками (рис. 6.1).....................................................................................

31

6.2. Вариант 2. Крепление анкерами из вклеенных в колонну стержней периодического

профиля (рис. 6.2)...........................................................................................................................

35

6.3. Вариант 3. Крепление анкерами с уширением базы колонны (рис.6.3).......................

38

6.4. Вариант 4. Анкерное крепление с двойным обжатием (рис.6.4)....................................

42

ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................................................................

46

Приложение А. Выдержки из СП 64.13330-2017. Деревянные конструкции...........................................

47

Приложение Б. Выдержки из СП 20.13330-2016. Нагрузки и воздействия. .............................................

54

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ....................................................................................................................................

56

4

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Выполнить расчѐт и конструирование основных ограждающих и несущих конструкций однопролетного каркасного спортивного здания. Район строительства – г. Бор, Нижегородской области. Участок строительства не защищен от прямого воздействия ветра. Условия эксплуатации конструкции здания: температура воздуха в помещении t=18 , относительная влажность φ = 70%. Размеры здания в плане 18х66 м. Пролет по разбивочным осям L = 18 м, привязка колонн к продольным разбивочным осям здания нулевая. Шаг конструкций (поперечных рам) - 6 м. Высота здания от пола до низа несущих конструкций H = 6м. В качестве ригеля поперечных рам принять двускатные клееные балки с прямолинейной нижней гранью. Материал основных конструкций - сосновые доски второго и третьего сортов по ГОСТ 8486-86 с размерами сечения по ГОСТ 24454-80 с влажностью 122%. Уклон кровли 1:15.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

1.Выбор конструктивного решения

Вкачестве основной конструктивной единицы проектируемого здания принимаем поперечную раму, включающую в себя две стойки и ригель, и

имеющую двухшарнирную статическую схему. При заданной конструкции ригеля, пролете и высоте здания является целесообразным принять стойки клееными деревянными прямоугольного поперечного сечения с жестким креплением к фундаментам. Опирание ригеля на стойки принимаем шарнирным. Схема поперечного разреза здания представлена на рис.1.1. Шаг поперечных рам вдоль задания по заданию 6,0 м, уклон кровли 1:15.

Помещение отапливаемое, поэтому ограждающие конструкции покрытия принимаем из клеефанерных утепленных плит размером 1,5х6,0 м. Примеры плит покрытия различного вида приведены на рис. 1.2. Стены выполняем из утепленных панелей с асбоцементными обшивками на деревянном каркасе размером 1,2х6,0 м. Пример такой панели показан на рис. 1.3.

Размеры элементов и вес плит покрытия определяются

расчетом.

В нашем примере панели стен не разрабатывается и приняты

толщиной

160мм. Собственный вес панелей стен - 1,2 кН/м2.*

 

*Толщина и вес панелей стен условно приняты нами одинаковыми для всех вариантов здания.

5

Рис. 1.1. Схема поперечного разреза здания

При необходимости, оговоренной в задании, панели стен конструируются и рассчитываются аналогично расчету плит покрытия.

Кровлю принимаем рулонную из двух слоев изопласта: нижний - марки «П»

(подоснова) с массой 4,0 кг/м2 и верхний – марки «К» с массой 5,0 кг/м2 , по ТУ 5774-005-05766480-96. Фундаменты под колонны столбчатые с отметкой верха + 0,200.

Пространственная устойчивость элементов здания обеспечивается постановкой скатных и вертикальных продольных связей в покрытии и вертикальных продольных связей между стойками каркаса, а также в торцах здания между стойками фахверка.

Рис.1.2. Виды и расчетные сечения клеефанерных плит заводского изготовления:

1 – коробчатого сечения; 2 – ребристые с обшивкой по верху; 3 – то же с обшивкой по низу

6

Выбрав конструктивную схему здания и вид основных несущих элементов,

можно приступать к их последовательному конструированию с учетом рекомендаций раздела 2 настоящего методического пособия.

Рис. 1.3. Стеновая панель с асбестоцементными обшивками

2. Расчет клеефанерной плиты покрытия Для принятых в нашем задании на проектирование условий строительства и

других исходных данных, расчет и конструирование клеефанерной плиты выполнен в примере 1 методических указаний [4], поэтому здесь не приводятся.

Особо отмечаем, что при сборе снеговой нагрузки на покрытие следует внимательно изучить п.п. 10.1 - 10.7 главы 10, СП 20.13330-2016

(Актуализированная редакция СНиП 2.01. 07-85*. Нагрузки и воздействия) и

п.1.1 бланка задания на курсовой проект.

Мы обращаем Ваше внимание на то, что такое решение плит покрытия с приклеенными к деревянному каркасу обшивками из фанеры является эффективным с точки зрения статической работы, поскольку (в отличие от плит

7

с асбестоцементными обшивками) в них отсутствуют податливые связи и всѐ сечение можно рассматривать как монолитное композитное.

Конструктивное решение плиты покрытия представлено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Примерные размеры клеефанерной утепленной плиты покрытия

3. Предварительный выбор размеров сечения колонны

Учитывая п. 7.24 и табл. 16 [1] предварительные размеры поперечного сечения колонны можно назначить из условия ее предельно допустимой гибкости.

λх λпр =120 λу

8

Отсюда находим минимальные размеры сечения колонны с учетом защемления еѐ базы в плоскости рамы и шарнирного закрепления из плоскости:

Здесь - высота колонны, равная высоте здания H до низа ригеля за вычетом высоты столбчатого фундамента 200 мм;

- высота колонны, принимаемая в расчет при проверке устойчивости еѐ из плоскости рамы; если принятая затем ширина сечения колонны будет

меньше

это вызовет необходимость раскрепления колонны в середине ее

длины распорками (связями). Тогда

l2 должна

быть принята равной 0,5ll.

 

Теперь скомпонуем сечение колонны из стандартных досок (сечением,

например, 40х200 мм по ГОСТ 204454-80) с учетом припусков на фрезерование пластей с предварительным фугованием -7 мм (см. табл. 2, ГОСТ

7307-2016 «Детали из древесины и древесных материалов») и фрезерованием боковых граней пакета на 15 мм при длине клееного элемента до 12,0 м, и 20

мм при длине клееного элемен7та более 12,0 м ( п. 3. 54 [9]). Получим следующие размеры поперечного сечения:

высота сечения

h=(40-7)х12 = 396мм;

 

ширина

b – (200-15) = 185мм.

 

Это - наиболее близкие к требуемым по гибкости,

размеры поперечного

сечения стоек,

которые могут быть получены из

стандартных досок.

Количество слоев 12 принято подбором. Определенные таким образом минимальные размеры сечения колонны используются для вычисления расчетного пролета ригеля, опирающегося на колонны центрально. Расчет ригелей в виде ферм приводится в других методических указаниях [11,12,15 ].

Здесь приводится порядок расчета ригеля в виде балки.

9

4. Расчѐт и конструирование двускатной клееной балки покрытия

Ригель двухшарнирной рамы, шарнирно опертый на стойки, допускается

рассчитывать лишь на вертикальные нагрузки.

Расчетная схема балки, эпюры M и Q, показаны на рис.4.1. Расчѐтный

пролет балки

4.1. Материалы и расчѐтные характеристики

Для определения собственного веса конструкций плотность древесины

различных пород следует принимать по таблице Г.1 (см. Приложение А здесь).

По заданию материал балок - сосновые доски второго и третьего сортов с

влажностью 10±2%. Сортамент принимаем по ГОСТ 24454-80

«Пиломатериалы хвойных пород» с учетом дополнительных требований приложения Б [1].

6.1 Расчетные сопротивления древесины сосны, ели и лиственницы европейской, отсортированной по сортам, следует определять по формуле

Rр = RA·mдл·Пmi,

(1)

где RA - расчетное сопротивление древесины с влажностью 12% приведенное в таблице 3, для режима нагружения A согласно таблице 4, в сооружениях 2-го класса функционального назначения, согласно приложению Б, при сроке эксплуатации не более 50 лет;

mдл - коэффициент длительной прочности, соответствующий режиму длительности нагружения по таблице 4 [1];

Пmi - произведение коэффициентов условий работы (по п. 6.9).

6.2 Расчетные сопротивления древесины и древесных материалов Rр,

отсортированных по классам прочности, определяют по формуле

Rр = Rн mдл Пmi / γm

(2)

где Rн - нормативная прочность материала, МПа, определенная с обеспеченностью 0,95, приведенная в приложении В;

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]