ФГОУ СПО РСК

Специальность 270802

Дисциплина СД.ДС.02

Особенности проектирования строительных конструкций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к расчетно – графической работе.

Выполнил студент

группы С-41

Демидова Ксения

Ростов-на-Дону

2011

Задание студенту группы С-41 Демидовой Ксении:

Запроектировать элементы деревянного покрытия здания.

Пролет – 18м

Длина – 45 м

Несущие конструкции:

- металлодеревянные фермы – вариант №1

- клеевые арки – вариант №2

Материал кровли – Битулин (легкая кровля)

Древесина – Пихта 2 сорт

Район строительства – Вологда

Условия эксплуатации – А-2

Класс ответственности сооружения – II.

Дата выдачи 18.09.2011 Преподаватель

Дата окончания Черногубова Л.И

Содержание:

1. Конструктивные элементы деревянного покрытия здания 4

2. Расчет конструкций покрытия здания по варианту №1. 9

   1. Расчет рабочего настила. 9

   2. Расчет скатных балок. 12

   3. Расчет прогона. 13

3. Расчет конструкций покрытия здания по варианту №2. 15

   1. Расчет брусков, щитов, обрешетки. 15

   2. Расчет прогона. 17

4. Определение требуемых материалов и сравнение вариантов по стоимости конструкций в деле. 19

5. Литература. 21

1. Конструктивные элементы деревянного покрытия здания.

Для несущих конструкций зданий возможно применение конструкций построечного изготовления (цельные балки, наслонные стропила) и сборных конструкций заводского изготовления (клееные балки и фермы, металлодеревянные фермы и т.д.)

Покрытия из цельных балок применяют для пролетов до 6,5 м., которые выполняют из бревен или брусьев.

Для зданий со скатными крышами применяют наслонные стропила – простейшие стропильные конструкции. Они представляют собой систему из цельных балок (стропильных ног, конькового прогона) и цельных стоек (стоек и подкосов). Наслонные стропила применяют для односкатных крыш при небольшой ширине здания, для двускатных крыш, если в здании имеются внутренние продольные стены на расстоянии 4-7 м. друг от друга.

Г лавный элемент наслонных стропил – стропильные ноги. Верхним концом они упираются на коньковый брус, а нижним концом на мауэрлат, уложенный на наружную стену. При длине более 4 м. стропильные ноги подпирают подкосами.

Рисунок 1 Наслонные стропила.

Деревянные конструкции покрытий состоят из:

- рабочего настила, поддерживающего защитный настил

- прогонов, расположенных под настилами

- основных несущих конструкций (стропил или стропильных ферм)

В современных решениях для уменьшения трудоемкости работ настилы и прогоны объединяют в щиты или панели. Уложенные непосредственно на фермы или арки.

При пролетах более 12 м. рекомендуется переходить на сквозные фермы, т. к. балки и подкосные системы становятся громоздкими и экономически не выгодными. Наиболее экономичный вариант – металлодеревянная ферма, у которой нижний пояс и растянутые элементы выполнены из металла.

Для неотапливаемого здания, пролетом 18м., длиной 45м. рассматривается два возможных варианта покрытия:

Вариант №1. Несущие конструкции под рулонную кровлю принимаем металлодеревянные фермы на врубках шагом 4 м., очертание их должно быть двускатным пятиугольным для уменьшения уклонов. По верхним узлам – неразрезные прогоны, по ним скатные балки шагом 1м., по скатным балкам двойной перекрёстный настил (рабочий и защитный). (рис.2)

Вариант №2. Несущие конструкции – клееной арки кругового очертания, по ним неразрезные прогоны через 1м.; по прогонам – щиты (несущие и кровельные). Шаг арак – 6м. (рис.3)

Материал кровли – битулин (легкая кровля)

Древесина – пихта 2 сорт

Район строительства – г. Вологда (VI снеговой район) /5.1 карта 1/.

Условия эксплуатации – А-2.

Класс ответственности сооружения – II, ϒ_n=0,95 /Т. Н. Цай том 1 таблица 2.11/

2. Расчет конструкций покрытия по варианту №1. (рис. 2,4)

1. Расчет рабочего настила. Для расчета принимаем полосу настила шириной 1м.. Рабочий настил толщиной 19мм., защитный – 16мм., материал – пихта, 2сорт.

   1. Нагрузка на 1 м² кровли.

Таблица 1

Наименование	Подсчет	Нормативная нагрузка кН/м2	ϒf	Расчетная нагрузка кН/м2
А. Постоянная
Битулин (легкая кровля) ϭ=0,005м; ϸ=6 кН/м2	0,005*6	0,03	1,2	0,036
Настилы (рабочий и защитный) ϭ1=0,19; ϭ2=0,16; ϸ=6 кН/м3	(0,019+0,016)*5	0,18	1,1	0,20
Итого:		0,21		0,24
Б. Временная (снеговая)	г. Вологда VI район	1,5	1,6	2,4
Всего:		1,71		2,64

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке ϒ_f=1,6; принят для отношения /5.1 п. 5.7/

Нагрузка на 1м настила:

От собственного веса кровли

q=g*l₁*ϒ_n=0,24*1*0,95=0,23 кН/м

от собственного веса кровли и снега

q=2,64*1*0,95=2,51 кН/м

2. Статический расчет.

Настилы рассчитывают:

А) на прочность и жесткость (прогиб) при одновременном действии собственного веса кровли и снеговой нагрузки – 1 случай;

Б) только на прочность при воздействии собственного веса кровли и сосредоточенного груза Р=Р^н* ϒ_f= 100кг* 1,2=120кг=1,2кН (человек + инструмент) – 2случай.

Настил рассматривают как двух пролётную неразрезную балку с пролетом l=l1/2 (шаг прогонов)

Рисунок 6. Расчетная схема для 1 случая загружения.

Наибольший изгибающий момент:

М₁=ql₂²/8=2,51*1²/8=0,31кНм

Рисунок 7. Расчетная схема для 2-ого случая загружения.

Сосредоточенный груз Р=1,2кН воспринимается полосой настила шириной 0,5м /5.2 п 6.14б/

Изгибающий момент:

М₂=0,07ql²₂+0,21Pl₂=0,07*0,23*0,5²+0,21*1,2*1=0,26кНм

Наиболее невыгодный для расчета прочности настила – второй случай загружения.

М_мах=М₂=0,26кНм

2. Определение высоты рабочего настила из условия прочности.

Ϭ=М/W≤R_u*ϒ_i1* ϒ_i2

Где R_u=R_табл*m_т*m_в *m_n

R_табл=1,3 кН/см² /5.2 табл. 3/

m_т=1 /5.2 табл. 2б/

m_b=1 /5.2 табл. 5/

m_n=0,8 /5.2 табл. 4/

ϒ_i1=1,15 коэффициент условия работы по 1 и 2 случаю

ϒ_i2=1,20 коэффициент условия работы по 2 случаю

R_u=1,3*1*1*0,8=1,04 кН/см²

Требуемый момент сопротивления:

W_треб=М/ R_u*ϒ_i1* ϒ_i2=26/1,04*1,15*1.2=18см³

W=bh²/6 при ширине настила b=1м (100см)

(Коэффициентом 0.8 учтена разреженность досок настила).

По сортаменту пиломатериалов, принимаю h=1,9 см (меньше не рекомендуется нормами)

I=bh³/12=100*1,9²/12=57,2 см⁴

2.1.4. Проверка жесткости (для первого случая загружения)

Нормативная нагрузка 1м настила (1 случай)

q^н=1,71*1*0,95=1,62 кНм

f≤f_пред

f=2,13* q_н*l⁴₂/384*IE=2,13*0,0162*100⁴/384*57*1000=0,16см

f_пред=1/150*l=100/150=0,67см /5.2 табл.16/

f=0,16˂f_пред=0,67

Жесткость сечения достаточна.

Вывод: Сечение настила b=100см, h=1,9см; удовлетворяет условию прочности и жесткости.