Федусов-ДК - исправл. Курсовой проект на тему Проектирование кровельных конструкций и несущего каркаса здания Выполнил студент иса iv5 Федусов Степан

• Название: Курсовой проект на тему Проектирование кровельных конструкций и несущего каркаса здания Выполнил студент иса iv5 Федусов Степан
• Анкор: Федусов-ДК - исправл.doc
• Дата: 29.09.2018
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: Федусов-ДК - исправл.doc
• Тип: Курсовой проект; #25240
• страница: 2 из 3

3.2. 2. РАСЧЕТ ГНУТОКЛЕЕНОЙ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ

Исходные данные

Пролет рам 15м, шаг 4.5м, длина здания 27м. Ограждающие конструкции покрытия – натуральная черепица Sea Wave. Район строительства – г. Москва. Здание по степени ответственности относится ко II классу (γ=0,95) прил. 7* [6].

Температурно-влажностные условия эксплуатации 1 из табл. 1 СП[5]. Все конструкции заводского изготовления. Материал – древесина из сосны 2-го сорта, металлические конструкции – сталь марки С235 ГОСТ 27772-88*.
Геометрические размеры по оси рамы

Расчетный пролет рамы составляет 15 - 0,4 = 14,6 м.

Высота колонны H = 5,4 м.

Шаг конструкций 4,5 метра.

Угол наклона ригеля  = 30; tg = 0,58; sin = 0,5; cos = 0,87.

Найдем высоту рамы в коньке:

.

По условиям гнутья, толщина досок после фрезеровки должна приниматься не более

1,6÷2,5см. Принимаем доски толщиной после фрезеровки . Радиус гнутой части принимаем равным:

,

Угол в карнизной гнутой части между осями ригеля стойки:



Максимальный изгибающий момент будет в среднем сечении гнутой части рамы,

которое является биссектрисой этого угла, тогда получим

;

;;

Центральный угол гнутой части рамы в градусах и радианах будет равен:

или

;



;

; ;

Длина гнутой части:

.

Длина стойки от опоры до начала гнутой части:

Длина полуригеля:

.

Длина полурамы:

;

Сбор нагрузок на раму

Нагрузку от покрытия (постоянная нагрузка) принимаем по предварительно выполненным расчетам ограждающих конструкций:

нормативная ;

расчетная .

Собственный вес рамы определяем при из выражения

, где

– расчетный пролет рамы;

Значения погонных нагрузок, действующих на раму (при шаге 4,5 м)

Наименование нагрузки	Норматив­ная нагрузка, кН/м	Коэффици­ент перегрузки	Расчетная нагрузка, кН/м
Собственный вес покрытия	q = qн 4,5/сos = =0,6134,5/0,87=3,17		q=qр4,5/сos= 0,7194,5/0,87=3,72
Собственный вес рамы	0,184,5= 0,81	1,1	0,89
Итого:	3,98		4,61
Снеговая	1,26∙4,5= 5,67		1,764∙3=7,94
Всего:	9,65		12,55

Статический расчет рамы

Максимальные усилия в гнутой части рамы возникают при действии равномерно распределенной нагрузки по пролету. Опорные реакции:

вертикальные: ;

горизонтальные: .

Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты этой точки определяем из следующих соотношений:

;

.

Определяем М и N в этом сечении:

;

.

Подбор сечений и проверка напряжений

В криволинейном сечении , а продольная сила .

Расчетное сопротивление сжатию и изгибу для сосны II сорта при ширине (доски шириной до фрезерования) в соответствии с СП64.13330.2011 равно .

Коэффициент условий работы

Коэффициент ответственности сооружения (), получим



Требуемую высоту сечения приближенно определим, преобразовав формулу проверки сечения на прочность, по величине изгибающего момента, а наличие продольной силы учтем введением коэффициента 0,6.

.

Принимаем с запасом высоту сечения из 42 слоев досок толщиной после строжки . Тогда .

Высоту сечения ригеля в коньке принимаем из условия .

Принимаем из 15 слоев досок толщиной после строжки: .

Высоту сечения опоры рамы принимаем из условия :

Принимаем из 16 досок.

Геометрические характеристики принятого сечения криволинейной части рамы:

;

;

.

В соответствии с СП 64.13330.2011 к расчетным сопротивлениям принимаются следующие коэффициенты условий работы:

;

Коэффициент для высоты сечения 79,8см вычислим по интерполяции значений табл. 11 [5]



;

;

Радиус кривизны в гнутой части по нейтральной оси будет равен:



Отношение , тогда по интерполяции значений табл. 9[1] находим коэффициент (табл. 9, для Rc и Rи);

(табл. 9, для Rp).

Проверка напряжения при сжатии с изгибом

Изгибающий момент, действующий в биссектрисном сечении находится на расстоянии от расчётной оси , равном :

.

Расчетные сопротивления древесины сосны II сорта:

сжатию и изгибу:



растяжению:

.

Здесь 15 МПа и 9 МПа – значения соответствующих расчетных сопротивлений, принимаемые по СП 64.13330.2011.

Радиус инерции сечения:

.

При расчетной длине полурамы , гибкость равна:

.

Для элементов переменного по высоте сечения коэффициент , учитывающий продольный изгиб, дополнительно умножаем на коэффициент :

,

где  - отношение высоты сечения опоры к максимальной высоте сечения гнутой части:

.

Коэффициент  определяем по формуле:



где – коэффициент, принимаемый для деревянных конструкций.

Произведение

Определяем коэффициент , учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, по формуле:

,

где − усилию в ключевом шарнире.

Изгибающий момент по деформированной схеме:

.

Для криволинейного участка при отношении согласно СП 64.13330.2011 прочность проверяем для наружной и внутренней кромок с введением коэффициентов и к .

;

.

Расчётный момент сопротивления с учетом влияния кривизны:

для внутренней кромки:

;

для наружной кромки:

;

Напряжение по сжатой внутренней кромке определим по формуле:

;

Условие прочности по сжатию выполняется.

;

Недонапряжение составляет:

;

Условие прочности по растяжению выполняется.

Принимаем:

Проверка устойчивости плоской формы деформирования рамы

Рама закреплена из плоскости:

- в покрытии по наружной кромке прогонами по ригелю;

- по наружной кромке стойки стеновыми панелями. Внутренняя кромка рамы не закреплена.

Точку перегиба моментов, т.е. координаты точки с нулевым моментом находим из уравнения моментов, приравнивая его к нулю:

;

;

;
;

; .

Расчетная длинна рамы имеет 2 участка

Первый участок: .

Второй участок: .

Таким образом, проверку устойчивости плоской фермы деформирования производим для 2-х участков.

Проверка устойчивости производится по формуле:

, где:

– продольная сила на криволинейном участке рамы;

– изгибаемый момент, определяемый из расчета по деформированной схеме;

– коэффициент продольного изгиба, определяемый по СП 64.13330.2011;

– коэффициент, учитывающий наличие закреплений растянутой зоны из плоскости

деформирования (в нашем случае n = 2, т.к. на данном участке нет закреплений растянутой зоны);

– коэффициент, определяемый по СП 64.13330.2011.

1) Для сжатого участка находим максимальную высоту сечения из соотношения:

.



.
Найдем значение коэффициента по формуле:



– коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке определяемый по СП 64.13330.2011 ( в данном случае равен 1,13).






Находим максимальный момент и соответствующую продольную силу на расчетной длине , при этом горизонтальная проекция этой длины будет равна



Максимальный момент будет в сечении с координатами: и ;









Момент по деформируемой схеме:

, ,

тогда , .

Так как , принимаем , где .

Коэффициент для ,

тогда,

,

Подставим , .

При расчете элементов переменного по высоте сечения, не имеющих закреплений из плоскости по растянутой кромке или при числе закреплений , коэффициенты и – следует дополнительно умножать, соответственно, на коэффициенты и в плоскости :



.

Тогда



Подставим значения в формулу:



и получим:



2) Производим проверку устойчивости плоскости формы деформирования растянутой зоны на расчетной длине , где имеются закрепления растянутой зоны.

Гибкость:

;

Коэффициент :

;

Коэффициент :

.

При закреплении растянутой кромки рамы из плоскости, коэффициент необходимо умножать на коэффициент , а – на коэффициент .

Поскольку верхняя кромка рамы раскреплена прогонами и число закреплений ,

величину следует принимать равной 1, тогда:

;

, где

, – количество закрепленных точек растянутой кромки.

;

.
Тогда расчетные значения коэффициентов и примут следующий вид:





Подставляя эти значения в исходную формулу проверки устойчивости плоской формы деформирования, получим:



,


Конструкции и расчет узлов