88461

Конструкции из дерева и пластмасс

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Бруски обрешётки 1 размещены по стропильным ногам 2, которые нижними концами опираются на мауэрлаты 3, уложенные по внутреннему обрезу наружных стен, а верхними — на прогон 4. Для уменьшения пролёта стропильных ног поставлены подкосы 5, нижние концы которых упираются в лежень 6, укладываемый на внутреннюю стену.

Русский

2015-04-30

438.5 KB

11 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого

Кафедра строительного производства

Конструкции из дерева и пластмасс

Проектирование двухскатной крыши стропильной системы.

                                                                                  Выполнил:

Ст.гр.1075, Тяжов В.Л.                                    

                                                                                                  Проверил:

                                                                                                  Варенник  А.С.

Великий Новгород

2013 г


СОДЕРЖАНИЕ

№ п\п

Наименование раздела

Страница

1.

Исходные данные для проектирования

3

2.

Определение геометрических размеров элементов стропил

4

3.

Расчёт обрешётки

5

4.

Расчёт стропильной ноги

7

5.

Расчёт подкоса и затяжки (ригеля)

8

6.

Расчёт стойки

10

7.

Мероприятия по защите древесины от увлажнения, загнивания и воспламенения

11

8.

Список использованной литературы

12

  1.  ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Здание с кирпичными стенами, одноэтажное, размером  в осях (12х18) м;

Угол наклона крыши к горизонту =250;

Нормативная снеговая нагрузка – 800 Н/м2;

Коэффициент условий работы mb=1 [1, табл. 5];

Условия эксплуатации конструкций – А2 [1, табл. 1], то есть:

Температурно-влажностные

условия

эксплуатации

Характеристика условий

эксплуатации конструкций

Максимальная влажность древесины

для конструкций %

из клееной древесины

из неклееной древесины

Внутри отапливаемых помещений при температуре до 35С, относительной влажности воздуха

А2

свыше 60 до 75%

12

20

  1.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ СТРОПИЛ

Конструктивное решение покрытия принимаем
следующее (см. рис. 1). Бруски обрешётки 1 размещены по стро-
пильным ногам 2, которые нижними концами опираются на мауэр-
латы 3, уложенные по внутреннему обрезу наружных стен, а верх-
ними  на прогон 4. Для уменьшения пролёта стропильных ног
поставлены подкосы 5, нижние концы которых упираются в лежень 
6, укладываемый на внутреннюю стену. Для погашения распора 
стропильной системы установлены ригели 7.

Рисунок 1

Углу
наклона кровли к горизонту =250; соответствуют: cos=0,906; sin=0,423; tg=0,466

Лежни укладываются на одном уровне с мауэрлатами. Ось мауэр-
лата смещена относительно оси стены на 16 см. Расстояние от оси
мауэрлата до оси внутренней стены

l=L–16=600–16=584 см.


Высота стропил в коньке:

h=L·tg=600·0,466=279,6 см.

Подкос направлен под углом =250 к горизонту (sin=0,423 cos=0,906). Точка пересечения осей подкоса и стропильной
ноги располагается на расстоянии l2, от оси столба. Величину l2 на-
ходим из следующей зависимости:

l2=hп=(L-l2) · tg,

откуда

тогда l1=l-l2=584-190=394 см.

Длина верхнего и нижнего участков стропильной ноги:

;

Длина подкоса:

Угол между подкосом и стропильной ногой:

=+=45+25=700; sin=0,94; cos=0,342.

Схематично элементы стропил и их размеры изображены на рисунке 2.

Рисунок 2

  1.  РАСЧЕТ ОБРЕШЕТКИ

Обрешётку под кровлю устраиваем из сосновых брус-
ков сечением 6х6 см, располагаемых по скату через 50 см один
от другого. Расстояние между осями стрпильных ног принимаем равным В=150 см. Определяем погонную равномерно распределённую нагрузку на один брусок (см. табл. 1).

Обрешётку рассматриваем как двухпролётную неразрезную балку с пролётом l=B=150см.

Таблица 1

Элементы

Подсчёт нагрузок

Нормативная

нагрузка, Н\м

Коэффициент

надёжности по нагрузке, γt

Расчётная

нагрузка, Н\м

Кровля (шифер)

150·0,5

75

1,1

82,5

Брусок обрешётки

0,06·0,06·5000

18

1,1

19,8

Итого

gн=93

g=102,3

Снеговая нагрузка

800·0,5·0,906·1

362

1,4

507

Всего

qн=455

q= 609,3

Здесь 1 =  – коэффициент снегозадержания с при =250 [3, стр. 40].

Наибольший изгибающий момент равен:

а) для первого сочетания нагрузок (собственный вес и снег):

M’=0,125·q·l2=0,125·609,3·1,52=171 Н·м;

б) для второго сочетания нагрузок (собственный вес и монтажная нагрузка):

M’=0,07·g·l2+0,207·P·l=0,07·102,3·1,52+0,207·1200·1,5=388,7 Н·м,

где Р=1000·1,2=1200 Н -действие сосредоточенного груза (1000 Н) от веса человека с инструментом, величина которого умножается на коэффициент надёжности по нагрузке 1,2 [3, стр. 36].

Более невыгодный для расчёта прочности бруска – второй случай нагружения. Так как плоскость действия нагрузки не совпадает с главными плоскостями сечения бруска, то брусок рассчитываем на косой изгиб.

Составляющие изгибающего момента относительно главных осей бруска равны:

Mx”=M·cosα=388,7·0,906 =352,2 Н·м;

My=M·sinα=388,7·0,423=164,4 Н·м.

Моменты сопротивления и инерции сечения будут следующие:

Наибольшее напряжение находим по формуле:

где Rи=1300 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта изгибу вдоль волокон [1, табл. 3];

1,15 – коэффициент условий работы настилов и обрешётки кровли [3, стр. 30];

1,2 – коэффициент, учитывающий кратковременность действия сосредоточенной нагрузки  [3, стр. 30].

При расчёте по второму случаю нагружения проверка прогиба бруска не требуется. Определяем прогиб бруска при первом сочетании нагрузок.

Прогиб в плоскости, перпендикулярной скату:

здесь Е=100000 кгс\см2=106 Н\см2 – модуль упругости древесины вдоль волокон при расчёте по предельным состояниям второй группы [1, п. 3.5.].

Прогиб в плоскости, параллельной скату:

Полный прогиб составит:

Относительный прогиб:

где  в правой части неравенства – предельный прогиб обрешётки [1, табл. 16].

4. РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ НОГИ

Вычисление нагрузок, приходящихся на 1 пог.м
горизонтальной проекции стропильной ноги, сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Элемент

Подсчёт нагрузок

Нормативная

нагрузка, Н\м

Коэффициент

надёжности по нагрузке, γt

Расчётная

нагрузка, Н\м

Кровля (шифер)

248,3

1,1

273

Обрешётка (бруски, сечением  6×6 см)

39,7

1,1

44

Стропильная нога (брус, сечением

15x15 см)

101,9

1,1

112

Снеговая нагрузка

800·1,5

(расчётная нагрузка)

1200

1,4

1680

Итого

1589,9

2109

Стропильную ногу рассматриваем
как неразрезную балку на трёх опорах. Опасным сече-
нием стропильной ноги является сечение в месте примыкания под
коса. Изгибающий момент в этом сечении находим по формуле:

Брус стропильной ноги ослаблен с нижней стороны, в месте примыкания подкоса, врубкой на глубину h=3,5 см.

ую Момент сопротивления сечения стропильной ноги в ослабленном месте:


Прочность сечения проверяем по формуле:

где Rи=1400 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта изгибу вдоль волокон [1, табл. 3];

Проверяем сечение в середине нижнего участка под действием 
пролётного момента М1. Значение М1 определяем как для простой
балки на двух опорах пролётом l1, считая в запас прочности, что
вследствие возможной осадки среднего узла опорный момент будет
равен нулю:

Моменты сопротивления и инерции сечения стропильной ноги будут:

Напряжение изгиба:

где Rи=1500 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта изгибу вдоль волокон [1, табл. 3].

Проверку жёсткости наклонной стропильной ноги производим 
по формуле:

5*1589,9*3,943/384*106*4218,8*0,906≈<,

где  в правой части неравенства – предельный прогиб стропильной ноги [1, табл. 16].

5. РАСЧЕТ ПОДКОСА И ЗАТЯЖКИ (РИГЕЛЯ)

А) Расчёт подкоса.

Вертикальная составляющая реактивного усилия на средней опоре стропильной ноги (в месте примыкания подкоса) будет:

Это усилие раскладывается на усилие N, сжимающее подкос, и усилие NB, направленное вдоль стропильной ноги. Используя уравнение синусов находим:

откуда

 

 

Подкос выполняем из бруса размером hxb 10x15 см. Вследствие действия сжимающего усилия на
подкос рассчитываем его на сжатие (смятие во врубке) и устойчивость. Расчётная длина подкоса l0=ln=210 см (шарнирное закрепление концов подкоса). При расчёте подкоса на устойчивость за расчётную длину следовало бы принять длину подкоса от места его крепления к затяжке (ригелю) до места крепления к лежню. Однако, для простоты расчёта и для запаса по устойчивости принимаем за расчётную длину подкоса l0=ln=210 см.

Проверим напряжение смятия во врубке. Подкос упирается в стропильную ногу ортогональной лобовой врубкой. Угол смятия γ=700. Расчётное сопротивление смятию сосны под этим углом найдём по формуле:

где Rсм=1300 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта смятию вдоль волокон [1, табл. 3];

Rсм70=345 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта в лобовых врубках смятию поперёк волокон, местному [1, табл. 3].

Найдём площадь смятия:

где Fвр=3,5·15=52,5 см2 – площадь, вычисленная умножением высоты врубки hвр=3,5 см на ширину подкоса 15 см.

Напряжение смятия:

Проверим подкос на потерю устойчивости. Для этого находим наименьший радиус инерции подкоса:

ix=  iy=

где F=150 см2 – площадь поперечного сечения подкоса.

Как видим наименьший радиус инерции – относительно оси х.

Теперь находим гибкость подкоса:

Гибкость λ=72,7>70, поэтому коэффициент продольного изгиба φ будем находить по формуле:

Таким образом, напряжение продольного изгиба будет:

где Rс=1300 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта сжатию вдоль волокон [1, табл. 3].

Б) Расчёт затяжки (ригеля).

Горизонтальная составляющая усилия NB, равная:

H=Nb·cosα=6334,62·0,906=5739,17 Н,

создаёт распор стропильной системы, который погашается ригелем. Ригель проектируем из двух пластин, сечением 14x2 см, прикрепляемых к стропильным ногам гвоздями 5x150 мм. Несущая способность одного гвоздя будет:

Tгв=400·=400·0,52=1000 Н.

Для восприятия усилия Н ставим по 4 гвоздя с каждой стороны узла.

Полная несущая способность соединения в этом случае будет:

Tгв=8·1000=8000 Н > H=5739,17Н.

Из-за незначительности величины усилия Н прочность ригеля на растяжение можно и не проверять, однако для полноты расчёта мы это сделаем.

Находим напряжение в затяжке от действия растягивающей силы Н:

где Fнт=14·2·2=56 см2 – площадь поперечного сечения затяжки нетто;

Rр=700 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта растяжению вдоль волокон [1, табл. 3].

 

6. РАСЧЕТ СТОЙКИ

Стойку будем рассчитывать на потерю устойчивости, так как на неё действует сжимающее усилие от веса вышележащих конструкций и снега. Для расчёта необходимо найти значение этого сжимающего усилия. По требованию преподавателя это усилие найдём от действия расчётной распределённой нагрузки на 1 погонный метр горизонтальной проекции стропильной ноги. При этом считаем, что нагрузка, передающаяся на стойку, собирается с половины длины =210см (см. рис. 2).

Таким образом, сжимающая стойку сила Nc составит:

где qр=2109 Н\м – расчётная равномерно распределённая нагрузка на 1 метр погонный горизонтальной проекции стропильной ноги (табл. 2);

2 – коэффициент, учитывающий, что нагрузка на стойку передаётся с двух скатов крыши.

Стойку проектируем из бруса сечением 12,5х12,5 см. Радиус инерции сечения стойки составит:

ix=iy=i=

Теперь находим гибкость стойки:

Гибкость λ=77,7>70, поэтому коэффициент продольного изгиба φ будем находить по формуле:

Напряжение продольного изгиба будет:

где Rс=1400 Н\см2 – расчётное сопротивление древесины сосны 2-го сорта сжатию вдоль волокон [1, табл. 3].

Расчёт лежня и мауэрлата не производим, так как они будут работать на местное сжатие (в местах опирания стоек и стропильных ног соответственно) с большим запасом. Их сечение принимаем конструктивно, равным 10х10 см. Прогон также не рассчитываем – он работает на изгиб лишь от собственного веса, так как стропильные ноги опираются на прогон непосредственно над стойками и не создают изгибающего момента в прогоне. Сечение прогона принимаем конструктивно равным 10х10 см.

7.  ЗАЩИТА ДРЕВЕСИНЫ ОТ УВЛАЖНЕНИЯ, ЗАГНИВАНИЯ И

ВОСПЛАМЕНЕНИЯ

В условиях эксплуатации или хранения древесины на открытом воздухе ее влажность может значительно увеличиваться и вызывать загнивание деревянных элементов. Для борьбы с этим недостатком применяют гидроизоляционные прокладки, лакокрасочные покрытия и антисептирование.

Антисептики представляют собой водные растворы минеральных солей (фтористого натрия, хлористого цинка, медного купороса и др.) и спиртовые растворы оксидифенила и ртутноорганических соединений. Антисептирование производят путем промазки, опрыскивания, пропитки под давлением.

Древесина; легко воспламеняется от огня (точка воспламенения 330-470°С). Для повышения ее огнестойкости (хотя сделать древесину совсем несгораемой нельзя) применяют ряд способов. Первый и наиболее эффективный способ защиты — пропитка химическими веществами — антипиренами, второй - окраска огнезащитными красками. В качестве антипиренов используют аммониевые соли и соли фосфорной кислоты или борной кислоты. Огнезащитные краски должны быть негорючими и нетеплопроводными. К ним относятся силикатные краски на основе жидкого стекла и перхлорвиниловые лакокрасочные покрытия.

8. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»
  2.  СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия»
  3.  Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов «Конструкции из дерева и пластмасс». Учеб. для  ВУЗов,- 5-е издание, переработ. И доп. – М.: Стройиздат, 1968. – 543 с
  4.  Шишкин В.Е. «Пример расчёта конструкций из дерева и пластмасс».  Учебное пособие для техникумов. М., Стройиздат, 1974. -219 с


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

71837. Денежно-кредитная система государства 143.5 KB
  Денежные и кредитные отношение приобрели особую роль в экономических процессах в начале двадцать первого века, когда стало вполне очевидным, что достижение оптимального уровня таких основных макроэкономических показателей, как прирост реального ВВП, уровень безработицы, уровень инфляции...
71838. Разработка алгоритма управления подвижной четырехколесной платформой 138 KB
  Простое логическое выражение состоит из одного высказывания и не содержит логические операции. Результатом операции НЕ является следующее: если исходное выражение истинно то результат его отрицания будет ложным; если исходное выражение ложно то результат его отрицания будет истинным.
71839. Алгоритм управления электродвигателем объекта 143 KB
  Разработать схему управления электрическим двигателем объекта, совершающего поступательное движение на рабочем участке. На границах рабочего участка движения установлены конечные выключатели, размыкающие при срабатывании цепь питания электродвигателя.
71842. Технико-экономическое обоснование информационной системы «Видеопрокат» 169.94 KB
  В данной курсовой работе будет проведена технико-экономическое обоснование информационной системы «Видеопрокат». Для этого будут рассчитаны следующие показатели: Планирование работы отдела; Рациональное использование производственной площади для работы...
71843. Проект производства работ 310.5 KB
  Проект производства работ на строительство 9-этажного панельного жилого дома, состоящего из двух секций разработан в соответствии с требованием СНиП 12-01-2004 «Организация строительства». Объемно-планировочные и конструктивные решения взяты из каталога.
71844. Рентабельности предприятия и пути повышения 134.5 KB
  Обобщающим показателем экономической эффективности производства является показатель рентабельности. Рентабельность означает доходность, прибыльность предприятия. Она рассчитывается путём сопоставления валового дохода или прибыли с затратами или используемыми ресурсами.
71845. Методы амортизационной политики предприятия 157 KB
  Понятие производственных фондов Характеристика и учет основных средств Оценка основных средств Понятие и виды износа основных средств Амортизация основных средств Методы амортизационной политики предприятия Ускоренная амортизация...