Расчет деревянных конструкций

Расчет деревянных конструкций

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

Факультет кадастра и строительства

Кафедра строительства и архитектуры

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»

Расчет деревянных конструкций

Студент группы 2ПСб-1 А.И. Краснов

Руководитель проекта Ф.Ф. Муратшин

Нормоконтролёр Ф.Ф. Муратшин

Введение

Двухтавровые гвоздевые балки с двойной перекрестной дощатой стенкой относятся к балкам построечного способа изготовления. Многолетний опыт применения этих балок в различного рода зданиях и инженерных конструкциях при хорошем качестве изготовления надежную их работу даже в тяжелых условиях эксплуатации.

Однако основным недостатком большая деформативность из-за ползучести гвоздевых соединений. Кроме того, слоистость дощатой конструкции при увлажнении приводила во многих случаях к возникновению в швах очагов загнивания с последующим разрушением всей конструкции.

Применение таких балок может быть рекомендовано лишь для зданий и сооружений временного назначения, при условии отбора пиломатериалов для нижнего пояса и антисептирования при соприкосновении с кирпичной кладкой или бетоном.

Пролет таких балок не рекомендуется применять свыше 12 м. Двускатная дощато-гвоздевая балка выполняется в покрытиях с рулонной кровлей с уклоном

Компоновка здания

Исходные данные для проектирования:

тип конструкции - дощато-гвоздевая балка;

пролет 12 м;

шаг колонн 6 м;

длина здания 36 м;

высота колонны 4.5 м;

район строительства - г. Оха.

Рисунок 1. План и разрез здания

Расчет дощатого настила. Сбор нагрузок

В качестве несущих конструкций покрытия применен дощатый настил по прогонам (рис. 2).

Расчет щита производим на два сочетания нагрузок.

сочетание:

где  постоянная нагрузка;

 снеговая нагрузка.

сочетание:

где р=1,2 кН - монтажная нагрузка.

По первому сочетанию производим расчет на прочность и прогиб, по второму - на прочность.

В данном курсовом проекте будем рассчитывать лишь первое сочетание нагрузок.

Производим расчет на первое сочетание нагрузок. Сбор нагрузок выполним в табличной форме (табл. 1).

Таблица 1. Сбор нагрузок.

Нагрузки на настил ;

Определим изгибающий момент

Определяем напряжение в элементе:

для древесины сорта  

 коэффициент условий работы.

Толщина досок:

 при ширине досок 100 см.

Принимаем по сортаменту доски толщиной 16 мм.

Проверяем на прогиб:

где

 условие выполнено

Расчет неразрезных прогонов

Рисунок 2. Конструкция неразрезного прогона

дощатый настил прочность коньковый

Значения нагрузок:

Предварительно задаемся собственным весом 1 погонного метра прогона:

Снеговая нагрузка:

Нормативная составляющая нагрузки на полосу 1 м:

Расчетный изгибающий момент:

Задаемся сечением прогонов из двух досок размерами

где

Крайние пролеты усиливаем третьей доской того же сечения.

Проверяем на прогиб:

где

.

Расчет гвоздевого стыка

Принимаем гвозди диаметра 4 мм и длиной 100 мм.

 расстояние между гвоздями вдоль волокон;

Толщина элементов прогона:

Принимаем 12 гвоздей на стык.

Геометрические размеры балки

Высоту балки в середине пролета h на опорах  при уклоне верхнего пояса  принимаем:

Рисунок 3. Дощато-гвоздевая балка

Расчет на прочность

Для предварительного расчета задаемся шириной доски для поясов  и определяем расстояние между центрами поясов на опоре:

Определяем нагрузку от собственного веса балки

Нормативная и расчетная нагрузки на 1 пог. м. балки при расстоянии между балками 6 м:

Расстояние от опоры до наиболее напряженного при изгибе сечения при равномерной нагрузке

Изгибающий момент в сечении

Расстояние между центрами тяжести в сечении

Расчетное усилие в нижнем поясе:

Необходимая площадь сечения брутто нижнего пояса:

где  коэффициент ослабления растянутых элементов болтами и гвоздями.

Принимаем сечение нижнего пояса из четырех досок ближайших по сортаменту  площадью

Для удобства конструирования верхний пояс проектируем также из четырех досок  При этом окончательная высота балки на опоре

Перекрестную стенку балки проектируем из двух слое досок сечением , расположенных под углом  к нижнему поясу. Ребра жесткости из конструктивных соображений ставим из бруском сечением  на расстоянии 120 см, что соответствует шагу в

Расчет нижнего пояса балки

Расчет стыка нижнего пояса

Стык нижнего пояса проектируем на середину пролета и осуществляем его на болтах из круглой стали  с деревянными накладками сечением  и с внутренней прокладкой сечением .

Определяем несущую способность болта на один срез:

из условий смятия в среднем элементе

из условий смятия в крайних элементах

из условия изгиба нагеля

Из полученных трех величин принимаем наименьшее, т.е.

Растягивающее усилие в середине пролета нижнего пояса балки

где  изгибающий момент в середине пролета равный:

Необходимое число четырехсрезных болтов получим по формуле:

Болты размещаем по одну сторону стыка по 4 болта в ряду с количеством  рядов.

В соответствие с правилами размещения болтов принимаем:

расстояние между болтами вдоль волокон  поперек волокон -  Расстояние от кромки накладки поперек волокон

Таким образом длина накладки выразится

Проверка прочности принятых сечений

Проверяем прочность сечения нижнего пояса по крайнему ряду болтов, на расстоянии от опоры

Изгибающий момент в этом сечении

Расстояние между осями поясов в этом сечении

Расчетное усилие

Площадь сечения нетто нижнего пояса

Несущая способность нижнего пояса

Напряжение

Расчет гвоздей для крепления поясов

Для расчета гвоздей всю длину балки разбиваем на три зоны гвоздевого забоя: первые две зоны - на первых панелях от опоры длиной по 120 см, вторые зоны - на вторых панелях от опоры также по 120 см и третья зона на остальном участке длиной

Зона I. Расстояние середины зоны от опоры

Поперечная сила в этом сечении

Расстояние между центрами поясов

Продольное усилие в нижнем поясе

Сдвигающее усилие

Принимаем длину гвоздя равную:

где  количество швов в пакете досок нижнего пояса с зазором в каждом шве 2 мм;  толщина поясных досок;  толщина досок перекрестной стенки;  диаметр гвоздя.

Принимаем

Определим несущую способность гвоздя на один срез:

из условий смятия в среднем элементе

из условий смятия в крайних элементах

из условия изгиба

Из полученных трех величин принимаем наименьшее, т.е.

Гвоздь работает на два среза. Несущая способность двухсрезного гвоздя

Необходимое количество гвоздей для зоны I

Принимаем шаг гвоздей в соответствии с правилом размещения их вдоль волокон  и забивая гвозди по 4 в ряд получим:

Зона II. Расстояние середины зоны от опоры

Поперечная сила в этом сечении

Изгибающий момент в этом сечении

Расстояние между центрами поясов

Продольное усилие в нижнем поясе

Сдвигающее усилие

Необходимое количество гвоздей для зоны II

Принимаем шаг гвоздей в соответствии с правилом размещения их вдоль волокон и забивая гвозди по 4 в ряд получим:

Зона III. Расстояние от опоры до середины III зоны

Поперечная сила в этом сечении

Изгибающий момент в этом сечении

Расстояние между центрами поясов

Продольное усилие в нижнем поясе

Сдвигающее усилие

Необходимое количество гвоздей для зоны III

Принимаем шаг гвоздей в соответствии с правилом размещения их вдоль волокон и забивая гвозди по 3 в ряд получим:

Конструкции опорного и конькового узлов

Опорный узел балки выполняется с помощью прокладок и стоек с двух сторон из досок  скрепленных между собой гвоздями  длиной  и шестью болтами .

Стык верхнего пояса выполняется на накладках из досок толщиной 6 см, шириной 20 см, скрепленных четырьмя болтами  - по два болта с каждой стороны.

Рисунок 4. Опорный и коньковый узел

Проверка устойчивости балки

Проводим проверку устойчивости стенки из плоскости балки в середине опорной панели.

Усилие, приходящее на одну доску при угле уклона досок

где  ширина доски перекрестной стенки.

Напряжение в доске

Проверку балки на жесткость производим по моменту инерции

Прогиб балки определяем по формуле

Относительный прогиб

Условие выполнено.

Вывод

В ходе выполнения курсового проекта мы приобрели навыки практического расчета дощато-гвоздевой балки. Ознакомились с методом расчета балки и научились применять соответствующие нормы и правила.

В ходе расчета дощато-гвоздевой балки определили её геометрические размеры, подобрали сечения элементов для нижнего и верхнего пояса балки, а также необходимое количество гвоздей и болтов для монтажа элементов конструкции балки.

Список литературы

1 СНиП II-25-80 Деревянные конструкции. / Госстрой РФ.-Стройиздат, - М.: 1982

СП 64.13330.2011 Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80/ Госстрой РФ.- Стройиздат, - М.: 2011.

СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85/ Госстрой РФ.- Стройиздат, - М.: 2011.

Бойтемиров Ф.А. Конструкции из дерева и пластмасс / Ф.А. Бойтемиров,. - М.: Издательский центр «Академия»., 2013 - 288 с.

. Ярцев В.П. Построечные деревянные конструкции: учеб. пособие / В.П. Ярцев - Московский институт хим. Машин, 2007-88 с.