Проектирование пролета в виде арки из балок (144359)

Посмотреть архив целиком

1. Исходные данные



Рама с ригелем в виде арки треугольного очертания с затяжкой (арка из балок, Деревягина).

Пролет

Характер теплового режима: отапливаемое здание

Район строительства: г. Енисейск

Снег: 2,24 кН/м2.



α=19,4




2. Расчет клеефанерной панели


Принимаем клеефанерную панель с размерами 5,581,38 м. с пятью продольными ребрами, расстояние между которыми составляет 46 см и четырьмя поперечными.

Для облицовки используем водостойкую фанеру ф=0,8 см, hp= 19,2 см.

см (не проходит) hp= 19,2 см.


Сбор нагрузок на 1 м2 панели

п/п

Вид нагрузки

gn, кН/м2

m

gp, кН/м2

I

Постоянная нагрузка




1

Асбестоцементные листы ОП

0,15

1,1

0,165

2

Утеплитель (мин. вата)

0,068

1,2

0,082

3

Пароизоляция

0,02

1,2

0,024

4

Продольные ребра 0,19250,0525/1,45=

0,172

1,1

0,189

5

Поперечные ребра 0,19240,0525/5,57=

0,036

1,1

0,0396

6

Обшивка из фанеры 0,0087=

0,056

1,1

0,0616


Итого:

0,502


0,561

II

Временная нагрузка




1

Снеговая

2,24


3,2


Итого:

2,742


3,761


Нагрузка на 1 м погонный:



Находим максимальные внутренние силовые факторы:


;




Расчетное сечение клеефанерной панели

=0,8 см; hp=19,2 см

Вр=0,9138.2=124.4 см

Впр=45,2=20,8 см

Н0=19,2+0,8=20 см

y0=8,7 см

y0/= 11,3 см





  • Статический момент площади сечения:




  • Расстояние от нижнего края сечения до нейтральной оси:


 y0/=11,3 см; yp=1.7 см.


Приведенный момент инерции:






  • Приведенный момент сопротивления:



Проверка обшивки в растянутой зоне:



Проверка ребра в сжатой зоне:


,


Проверка фанеры на скалывание вдоль волокон:



Проверка прогиба панели:



2.2 Расчет необходимого числа гвоздей


От сползания по скату плиты удерживаются отрезками металлических уголков, прибиваемых к опорам гвоздями.

Задаемся диаметром гвоздя: dгв=5 мм



Несущая способность гвоздя:

Требуемое количество гвоздей: гвоздей.

Расстояние от края плиты до первого гвоздя 15d=7,5 см, а между гвоздями 45 см. Длина гвоздя принимаем конструктивно 30d=15 см.




3. Расчет трехшарнирной арки


Нагрузка на покрытие: qp=0,15 кН/м2

Снеговая нагрузка:

- вес снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности,

-коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

Определяем собственный вес арки:



Полная нагрузка:


3.1 Статический расчет арки


Расчет арки ведем при двух сочетаниях нагрузки:

I. Постоянная и снеговая нагрузки равномерно распределены по всему пролету [g+P1]:


RA(g+P1)= RB(g+P1)= 110,33 кН; Н(g+P1)= 147,25 кН; F(g+P1)= 110,33 кН;

II. Постоянная нагрузка по всему пролету и снеговая равномерно распределена на 0,5 пролета [q+P2]:



RA(g+P2)=11,77+24,64= 36,41 кН; RB(g+P2)=11,77+73,92=85,69 кН;

НА(g+P2)=15,71+49,28=64,99 кН; НВ(g+P2)=15,71+82,25=97,96 кН;


3.2 Определение усилий в сечениях арки



Сочетание I:

X, м

М, кНм

Q, кН

N, кН

0

0

55,155

175,537

2,75

159,49

0

173,673

5,5

0

-55,155

171,810



Сочетание II:



Левая стойка

X, м

М, кНм

Q, кН

N, кН

0

0

20,94

73,39

2,75

55,09

0

71,53

5,5

0

-20,94

69,67


Правая стойка

X, м

М, кНм

Q, кН

N, кН

0

0

67,42

120,86

2,75

190,61

0

118,99

5,5

0

-67,42

117,12


Максимальные усилия в арке

X, м

М, кНм

Q, кН

N, кН

0

0

67,42

175,537

2,75

190,61

0

173,673

5,5

0

-67,42

171,810




4. Расчет ригеля из балок Деревягина


Определяем геометрические характеристики:

b=21 cм; h=63 см; F=1323 см2



где κw и κж – коэффициенты для составных элементов определяемые в зависимости от пролета.


4.1 Расчет ригеля как сжато-изгибаемого элемента


  • Проверка прочности




– коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента.



Прочность обеспечена

  • Проверка устойчивости



Гибкость в плоскости изгиба и коэффициент продольного изгиба:



а=0.8 для древесины.




Устойчивость обеспечена

  • Относительный прогиб арки:




4.2 Расчет необходимого числа нагелей


Т.к. b>15 см  устанавливаем пластинчатые нагели в сечении глухо

Несущая способность одного нагеля:

при глухом соединении.

Требуемое число нагелей:

k=0,2 – коэффициент, учитывающий нормальные силы, приложенные на концах ригеля обоим брусьям





5. Проектирование конькового узла


Деревянные элементы соединяют с помощью деревянных накладок на металлических болтах согласно принятому количеству элементов принятых в нагельном соединении и направлению усилий.

Находим геометрические размеры накладки: диаметр болта d= 2,4 см

При b 10d S1 7d; S2 3,5d; S3 3d

S1=72,4= 16,8 см; S2=3,52,4= 8,4 см; S3=32,4= 7,2 см

Принимаем: S1=18 см; S2=10 см; S3=8 см  накладка 7536 мм

е1=S1=18 см; е2=S1=18 см

Определяем усилия:



Определяем расчетную несущую способность на смятие у среднего и крайнего элементов и на срез:

, где  – коэффициент по графику

, где а=10 см – толщина накладки



Расчет необходимого числа болтов:

nш – число расчетных швов одного нагеля

В ряду, где действует сила N1:

В ряду, где действует сила N2:


6. Проектирование опорного узла


6.1 Расчет упорной пластины


Из условия смятия верхнего пояса в месте упора, определяем площадь смятия упорной площадки:


;


ширину упорной пластины принимаем b=23 см 

;

Определяем фактическое напряжение:

Находим момент:

Определяем момент сопротивления пластины из условия прочности:


;



6.2 Расчет опорной плиты


Определяем площадь опорной плиты из условия на прочность на смятие:



расчетное сопротивление смятию поперек волокон

Определяем размеры плиты:

принимаем плиту: 4016 см; lk=8 см; Fсм= 640 см2

Определяем фактическое напряжение смятия:



Находим максимальный момент и момент сопротивления:


;


принимаем =1,2 см.


6.3 Определение анкерных болтов



; - площадь болта; - коэффициент условия работы;

Рассчитаем болты от действия распора:




принимаем 2 болта диаметром 24 мм




7. Расчет металлической затяжки


7.1 Подбор сечения


Затяжку выполняем из двух уголков стали С255 (Ry= 24МПа). Из условия прочности определяем требуемую площадь уголков:


,


где m=0,85 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения усилий между стержнями.

- площадь поперечного сечения одного тяжа

принимаем 2 уголка №45: S=23,48=6,96см2; ix=1.38; m=2,73 кг/м

Проверяем гибкость:

 ставим 2 подвески, тогда


7.2 Расчет сварного шва


; - толщина стенки уголка


Крепление затяжки к закладной детали – при помощи сварки. Сварку принимаем полуавтоматическую, положение нижнее «в лодочку», сварочная проволока СВ-08,

,

,

  1. По металлу шва

  1. По металлу границы сплавления

принимаем длину шва равной 14 см.


7.3 Расчет подвески


Подвеску проектируем из стальной проволоки С225 (Ry= 210МПа)

Определяем нагрузку на подвеску: ;

m=2,73 кг/м

Определяем требуемую площадь сечения тяжа и диаметр стержня:


;



Конструктивно принимаем 2 подвески диаметром 3 мм.




8. Проектирование и расчет клеефанерной стойки


Неопределенность рамы находим из предположения одинаковой жесткости левой и правой стоек.

Принимаем клееные стойки прямоугольного сечения с шагом вдоль здания

а= 5,6 м. Крепление стоек с аркой шарнирное.



8.1 Определение усилий в стойке


Определяем ветровую нагрузку:


,


где - коэффициент надежности по нагрузке,

-ветровая нагрузка для данного ветрового района,

-коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (z 5 м =0,4; z=10 к=0,4.),

- аэродинамический коэффициент, зависящий от схемы здания,

- шаговое расстояние между арками,

-коэффициент условия работы конструкции,

при z 5 м:

Действие ветра на арку:



Моменты, возникающие в опорной части стойки:





Поперечные силы, возникающие в опорной части стойки:




8.2 Подбор сечения стойки


Принимаем сечение размерами 2156,1 см. Используем сосновые доски 2 го сорта толщиной 3,3 см (после острожки), ширина доски 23 (21 – после острожки). Древесина пропитана антипиренами.



RC= 15mнmбmа=151,20,9760,9=15,81 Мпа.

mб =0,976 при h =56,1 см;

mа =0,9 – при пропитке антипиренами;

mн =1,2 – коэффициент, учитывающий ветровую нагрузку;




;



;


Прочность обеспечена

Проверка сечения на скалывание:



Rск=1,5mнma=1,51,20,9=1,62 Мпа – расчетное сопротивление скалыванию вдоль волокон при изгибе клееных сосновых досок 2-го сорта.

Геометрические характеристики сечения:



Прочность выбранного сечения достаточна.


Расчет на устойчивость сжато-изгибаемого элемента (правая стойка):



Гибкость из плоскости изгиба и коэффициент продольного изгиба:





-коэффициент для древесины;




Устойчивость клеедосчатой стойки обеспечена.

Расчет на устойчивость сжато-изгибаемого элемента (левая стойка):





Устойчивость клеедосчатой стойки обеспечена.




9. Расчет крепления стойки к фундаменту


9.1 Определение усилий


Напряжение, возникающее на опоре от действия полной осевой нагрузки и изгибающего момента:




;





Nпост= Nпол – Р*0,5l=150.48–17,92*0,5*11=51.92 кН;



Высота сжатой зоны:




9.2 Расчет диаметра анкерного болта



Rbt=250 Мпа – болт класса 6.6 (табл. 58*) СниП II-23–81*

n=2 –2 болта;

Растяжение, воспринимаемое болтом:



Требуемая площадь одного болта:



Принимаем диаметр болта:


.


9.3 Расчет количества стяжных болтов


Толщина опорной части стойки определится как:

B=S2+2S3=3,5d+3d2=9,5d;

d=b/9,5=21/9,5=2,2 см  принимаем d=22 мм.

Определим несущую способность болта:

На смятие крайней части Тсма=0,8d=0,8102,2=17,6 кН;

На смятие средней части Тсмс=0,5hd=0,556,12,2=61,71 кН;

На изгиб Тизг=1,8d2+0,02a2= 1,82,22+0,02102=10,71 кН

Принимаем Тmin=10,71кН.

Число стяжных болтов:


n=Nпол/(Тminnш) 150.48/(10,71*2)=7.03  принимаем 8 стяжных болтов.




Список использованной литературы


  1. СНиП II-25–80* «Деревянные конструкции»

  2. Справочник «Проектирование и расчет деревянных конструкций» И.М. Гринь. Киев: «Будивэльник», 1998 г.

  3. СНиП II-23–81* «Стальные конструкции»

  4. СНиП 2.01.07–85* «Нагрузки и воздействия»



Случайные файлы

Файл
71572.rtf
61774.rtf
28372.rtf
33297.rtf
37822.doc




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.