Проектирование автомастерской в г. Новосибирск

http://www..ru/

http://www..ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тверской государственный технический университет

Кафедра «Конструкции и сооружения»

Курсовая работа

по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмассы»

на тему: «проектирование автомастерской в г. Новосибирск«

Выполнил: студент группы ПЗ-10.07

Горденкова Д.О.

Принял: Соколов Р.В.

Тверь 2015

• Задание на проектирование однопролетного здания
• 1. Определение геометрических характеристик фермы
• 2. Расчет рабочего настила
• 2.1 Сбор нагрузок
• 2.2 Проверка рабочего настила по прогибу
• 3. Расчет неразрезного прогона
• 3.1 Сбор нагрузок
• 3.2 Подбор поперечного сечения прогона
• 3.3 Проверка прогона по прогибу
• 3.4 Определение параметров и количества гвоздей
• 4. Статический расчёт фермы
• 5. Подбор элементов сечения ферм
• 6. Расчет колонны
• Список использованной литературы

Задание на проектирование однопролетного здания

Таблица 1.Исходные данные

1. Определение геометрических характеристик фермы

По заданию нам дана треугольная ферма и сначала необходимо определить геометрические характеристики всех элементов фермы (рис. 1).

2. Расчет рабочего настила

Рис. 1 — Геометрическая схема фермы

Сечение рабочего настила состоит из следующих слоев:

1) Кровля из 3-х слоев рубероида на битумной мастике;

2) Настил сплошной деревянный двухслойный верхний распределительный слой, д=19 мм, с=500 кгс/м³;

3) Утеплитель минеральная вата д=150 мм, с=60кгс/м³;

4) Пароизоляционная пленка;

5) Доска рабочего настила (ориентировочно принимаем д=25 мм), с=500 кгс/м³;

Деревянные элементы являются несущими элементами деревянных ограждающих покрытий. Дощатые настилы изготовляют из досок на гвоздях и укладывают на прогоны. Рабочие доски должны иметь длину, достаточную для опирания их не менее чем на три опоры, с целью увеличения их изгибной жесткости по сравнению с однопролетным опиранием.

Расчет производится по прочности и прогибам при изгибе, при действии нормативных и расчетных значений линейных распределенных и сосредоточенных нагрузок.

2.1 Сбор нагрузок

Нагрузку на настил собираем в табличной форме (см. табл. 2).

Таблица 2 — сбор нагрузок

Рис. 2 — План настила

Доски рабочего настила наколачиваются под углом б=45⁰, чтобы придать жесткости конструкции.

Нагрузка на 1 п.м. условной полосы:

Нормативнаяq_n=(G_н+S_н)•1=(41+126)=167 кгс/м

Расчетнаяq=(G+S)•1=(48,25+180)=228,25кгс/м

где: G_н — постоянная нормативная нагрузка;

S_н — нормативная снеговая нагрузка;

G — расчетная постоянная нагрузка;

S — расчетная снеговая нагрузка;

Определяем изгибающий момент М и толщину досок рабочего настила д.

I случай загружения(расчетная постоянная нагрузка + снеговая нагрузка):

Поскольку шарнир посередине не врезанный, то там будет отрицательный момент.

Определим фактическое расстояние досок защитного настила, расположенных под углом 45^O:

где l — фактическое расстояние защитного настила между точками опор;

Рис. 3 — Схема опираниярабочго настила

Определим расчетную толщину доски д:

где Mмаксимальный изгибающий момент;

b=1 м (условная ширина полосы);

R_изг=130 кгс/см² (расчетное сопротивление изгибу);

II случай загружения(расчетная постоянная нагрузка + вес человека):

Изобразим схему опирания прогона с учетом действия постоянной нагрузки и веса человека.

Рис. 4 — Схема опираниярабочего настила

Определим максимальный изгибающий момент с учетом постоянной расчетной нагрузки и веса человека:

Определим расчетную толщину доски д:

Принимаем максимальное значение д=18,7 мм. Окончательно принимаем доски рабочего настила толщиной 22 мм. Их толщина после острожки составит:

2.2 Проверка рабочего настила по прогибу

Прогиб настила берем для первого сочетания нормативных нагрузок:

Где f — прогиб настила;

E=10⁹ кгс/м² — модуль упругости дерева;

I — момент инерции условной полосы настила шириной b=100 см, определяемый по формуле:

Проверим допустимость расчетногопрогибадопустимому:

При заданной толщине величина прогиба не превышает допустимую, поэтому окончательно принимаем толщину досок рабочего настила .

3. Расчет неразрезного прогона

проектирование доска прогон

Дощато-гвоздевые спаренные прогоны являются многопролетными неразрезными. Состоят из двух рядов досок, соединенных пластами с помощью гвоздей. Дощато-гвоздевые прогоны устанавливаются в скатных покрытиях поперек скатов и опираются на ферму.

Дощато-гвоздевые прогоны применяют только в сочетании с перекрестными настилами, которые воспринимают скатные составляющие нагрузок и предупреждают возникновение косого изгиба. Они требуют меньшего расхода древесины, нежели брусчатые, но их изготовление является более трудоемким.

Дощато-гвоздевые спаренные прогоны работают и рассчитываются на изгиб от действия только нормальных к скату покрытия равномерно распределенных нагрузок от собственного веса всех элементов покрытия q и веса снега S.

Рис. 5-Расчётная схема

3.1 Сбор нагрузок

Таблица 3 — Сбор нагрузок

Нагрузка на 1 м.п. прогона определяется по формулам:

Нормативная q_n=(G_н+S_н)•b₁

Расчетнаяq=(G+S)•b₁

где b₁ — расстояние между прогонами

Тогда:

3.2 Подбор поперечного сечения прогона

Многопролетные спаренные прогоны проектируют по равнопрогибной схеме из двух досок на ребро, располагая стыки досок вразбежку, на расстоянии около 0,21L от опор.

Расстояние от стыка до опоры равно: ,

l — величина пролета, м;

Наибольший изгибающий момент будет на 3-й опоре от края и будет равен:

Требуемую высоту прогона определяем по формуле:

где R_u-расчетное сопротивление на изгиб для древесины 2-го сорта, кгс/см²;

R_u =130 кгс/см²

b = 12 см, — ширина прогона (две доски по 6 см);

По сортаменту (по ГОСТ 24 454–80) принимаем прогон из двух досок размерами равными100×200 мм.

После острожки прогона с трех сторон по 2 мм размеры сечения составят 96*198 мм.

Площадь сечения равна:

Момент инерции сечения:

3.3 Проверка прогона по прогибу

Расчет ведем по II-й группе предельных состояний, а значит для расчета используем значение нормативной нагрузки.

Прогиб прогона определяем по формуле:

где E=10⁹ кгс/м² — модуль упругости дерева;

I — момент инерции сечения;

l=6 м — пролет прогона;

Получим:

3.4 Определение параметров и количества гвоздей

Для сплочения элементов прогона будем использовать гвозди l_гв=100 мм и d= 4 мм.

Расчетная несущая способность на срез будет равна:

где: а — толщина средних элементов, а также средних и более толстых элементов односрезных соединений. Т.к. элементы в нашем сопряжении элементов имеют равную толщину то величинаабудет равной для обоих элементов, см;

а=д-1,5Ш=4,8−1,5?0,4=4,2 см;

d — диаметр гвоздя, см;

d=4 мм;

Расчетную несущую способность одного среза гвоздя определяем по наименьшему значению:

Количество гвоздей с каждой стороны стыка:

где: М-изгибающий момент на опоре;

— расстояние от опоры до центра гвоздевого забоя;

1,5d — минимальное расстояние от стыка элементов до первого ряда гвоздей вдоль волокон древесины;

- несущая способность гвоздя.

Количество гвоздей на каждую из сторон стыка будет равно:

S₁=15d=6 см,

где S₁ — расстояние между осями гвоздей вдоль волокон;

Расстояние S₂ между осями гвоздей поперек волокон равно:

— при прямой расстановке S₂h/(n+1)=28,28см4d=1,6 см;

4. Статический расчёт фермы

Собственный вес фермы находим по формуле:

где: — коэффициент собственной массы, принимается равным 3−5.

По формуле имеем:

кгс/м².

Расчетная нагрузка на 1 м фермы:

где: — расчетная нагрузка от покрытия, кгс/м²;

— коэффициент перегрузки, принимается равным 1,1;

b — шаг ферм, м.

По формуле имеем:

кгс/м.

Узловая нагрузка:

постоянная кгс;

снеговая кгс.

" Старые РСУ" с фиксированными коэффициентами

Единицы измерений: Т, м.

Параметры выборки:

Список узлов/элементов: все Список факторов: все Список факторов: N, My

Отчет сформирован программой Результаты расчета (32-бит), версия: 11.5.1.1 от 03.09.2011

5. Подбор элементов сечения ферм

Верхний пояс

Определяем расчетную нагрузку от покрытия на верхний пояс фермы:

где:кгс/м — расчетная погонная нагрузка на погонный метр прогона от покрытия;

м — шаг ферм.

По формуле имеем:

кгс.

Стержень 6

Рис. 6 Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов

Расчет элементов верхнего пояса ведется по схеме сжато-изогнутого стержня Назначаем сечение из клееной древесины мм (с остружкой 2 мм с каждой стороны 3х слоев) и проверяем его прочность на изгиб. Находим изгибающий момент в середине пролета по формуле:

кгс· м Проверка сечения осуществляется по формуле:

где:см³ — момент сопротивления сечения.

По формуле имеем:

кгс/м²< 1 300 000 кгс/м².

Условие выполнено.

Принимаем сечение мм и проверяем его прочность и устойчивость на сжатие с изгибом.

Площадь сечения: см².

Момент инерции сечения: см⁴.

Находим изгибающий момент, возникающий в верхнем поясе:

кгс· м, где N — расчетное продольное усилие в стержне 6;

e — эксцентриситет опирания концов бруса в узлах;

Проверка сечения осуществляется по формуле:

при; при

где — гибкость пояса в плоскости действия изгибающего момента.

кгс/см² — допустимое сопротивление материала сжатию.

.

При ,.

По формуле имеем:

.

Тогда по формуле:

кгс/м²< 1 300 000 кгс/м².

Условие выполнено. Сечение верхнего пояса принимаем мм.

Нижний пояс

Нижний пояс работает на растяжение. Сечение проектируем из двух равнополочных уголков.

Требуемая площадь сечения:

см².

Принимаем 2 L, см²;

Раскосы

Все раскосы проектируем из одного сечения, шириной равной ширине верхнего пояся, так как раскосы работают при различных сочетаниях как сжатый так и растянутый элемент, поэтому выбираем наиболее неблагоприятное сочетание — сжатие Сечение центрально сжатых раскосов принимаем из клееной древесины мм (с остружкой 2 мм с каждой стороны 3х слоев). Поскольку усилия в элементе не значительные подбираем сечение из условия предельной гибкости

Площадь сечения:

Напряжение в раскосе равно:

Условие выполняется, проверять раскос на растяжение не следует так как усилие

6. Расчет колонны

Статический расчет

Статический расчет производился в SCAD

кгс.

кгс· м

Конструктивный расчет

Рис. 7 Сечение колонны

Принимаем стойку прямоугольного постоянного сечения из 10 досок толщиной 4,0 см, шириной 20 см. Геометрические характеристики сечения:

Площадь сечения: см²;

Момент инерции сечения: см⁴;

Момент сопротивления сечения: см³.

Определим гибкость стойки в плоскости изгиба, считая, что в здании отсутствуют торцевые стены:

.

При ,.

По формуле имеем:

.

Тогда по формуле:

Напряжения в поперечном сечении:

кгс/м²< 1 300 000 кгс/м².

Сечение соответствует условиям прочности.

Вдоль здания стойки раскрепляем вертикальными связями и распорками, установленными по середине высоты стойки. Проверка стойки с учетом устойчивости плоской формы изгиба не требуется.

Проверка клеевого шва

Клеевой шов проверяем по формуле:

(7.4)

где см³ — статический момент сдвигаемой части сечения относительно нейтральной оси поперечного сечения;

кгс — расчетная поперечная сила;

см — расчетная ширина сечения;

— коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации элемента.

По формуле (7.4) имеем:

кгс/см²<�кгс/см².

Для крепления анкерных болтов по бокам стойки сделаны вырезы на глубину 13,5 см. расчет болтов ведем по максимальному растягивающему усилию при действии постоянной нагрузки с коэффициентом перегрузки вместо и ветровой нагрузки:

кгс;

кгс· м;

где .

Напряжения на поверхности фундамента

(7.5)

где и — ширина и высота нижнего сечения стойки.

см.

По формуле (7.5) имеем:

;

кгс/см²; кгс/см².

Для фундамента принимаем бетон М100 с кгс/см².

Вычисляем участки эпюры напряжений:

см;

см;

см.

Расчет анкерных болтов

Усилие в болтах определим по формуле:

кгс.

Площадь сечения болтов:

см².

По табл. 62* СНиП II-23−81* подбираем болты мм, см².

Список использованной литературы

1. Гринь И. М. Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов. Проектирование и расчет: Учеб. пособие для строительных вузов и ф-тов. — 2-е изд., перераб. и доп. 1979.—272 с.

2. СНиП II-23−81* Стальныеконструкции.

3. Слицкоухов Ю. В. Конструкции из дерева и пластмасс. — 5-е изд. перераб. и доп.—М.: Стройиздат, 1986.—543 с.

4. СП 20.13 330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07−85*. ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко. М., 2011. 85 с.