Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого Инженерно-строительный институт Кафедра «Строительная механика и строительные конструкции» Курсовой проект Дисциплина: Конструкции из дерева и пластмасс Каркас одноэтажного промышленного з дания Выполнила: Логинова И.И /1 Руководитель: профессор Кононова М.Ю. Санкт-Петербург 2015

Исходные данные Одноэтажное промышленное з дание расположено на территории г.Уфа во втором климатическом районе. длина з дания l з д =68 м пролет з дания l пр =16,8 м высота з дания Н=4,35 м тип фермы – полигональная 2/21

Конструктивная схема з дания Каркас з дания состоит из поперечных рам, установленных вдоль з дания с определенным шагом, образованных двумя колоннами и ригелями, соединенных между собой связями. 1 - Нижний пояс 2 - Верхний пояс 3 - Раскосы 4 - Стойки Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов: 5 – опорный 6 – коньковый 7 – центральный узел нижнего пояса В проекте рассмотрена равно панельная ферма с шагом d = 2,1 м. Высота полигональной фермы зависит от пролета и вычисляется по формуле: Шаг рам а = 3660 мм, а у торцов з дания он равен 0,83660=2890 мм. 3/21

Связи Связи обеспечивают пространственную жесткость, геометрическую неизменяемость каркаса, устойчивость отдельных его элементов. 1-вертикальные связи между фермами, объединяющие центральные стойки и опорные стойки соседних ферм; 2-горизонтальны связи в плоскости верхнего пояса, объединяет соседние верхние пояса, расположены в двух торцах з дания на расстоянии не более 30 м; 3-горизонтальные связи плоскости нижнего пояса, объединяющие нижние пояса соседних ферм; 4-вертикальные связи в плоскости колонн, расположены в двух торцах з дания на расстоянии не более 30 м; 5-горизонтальная обвязка каркаса балками 4/21

Конструирование и расчет настила Рабочий настил служит основанием под кровлю. Рассматривается два вида сочетания нагрузок: постоянная (собственный вес) + временная (снеговая) постоянная + временная (вес сосредоточенного груза - ремонтного рабочего 100 кгс) Принята теплая кровля. Вид нагрузки f g 1 3-слойный гидроизоляционный ковер из рубероида 10,01,313,0 2 Цементная стяжка 20 мм 36,01,346,8 3Утеплитель h=60 мм 6,01,37,8 4Пароизоляция 3,01,33,9 5Рабочий настил 12,51,113,75 67,5 85,25 Снеговая нагрузка: 5/21

Расчет на 1 сочетание нагрузок постоянная + снеговая Условие успешно выполнено. Расчет на 2 сочетание нагрузок постоянная + вес человека Нагрузки от сосредоточенной силы передаются распределенными на ширину 0,5 м рабочего настила. Для расчета рассмотрена полоса настила шириной 1 м. Условие успешно выполнено. Проверку на прогиб на 2 сочетание нагрузок не выполняют. 6/21

Расчет и конструирование стропил Панели ферм расположены на расстоянии больше 2 м друг друга, поэтому введены стропильные ноги. Стропила уложены по прогонам, поперечное сечение – брус. Расчетный пролет стропильной ноги: Сбор нагрузок Расчет стропильной ноги на прочность Расчет стропильной ноги на жесткость 7/21

Расчет и конструирование прогонов Прогоны устанавливаются по верхнему поясу фермы в местах узлов верхнего пояса. В фермах прогоны играют роль главных балок, в сечении которых находятся две доски, поставленные на ребро и скрепленные по длине гвоз дями. Сбор нагрузок Нормативная прогонная нагрузка от собственного веса Расчет прогона На прочность 8/21

Расчет и конструирование фермы. Сбор нагрузок Принимаем, что все нагрузки, действующие на ферму, приложены к узлам верхнего пояса в виду сосредоточенных сил G и P. Кроме вертикальных нагрузок на ферму действует и горизонтальные – ветровые нагрузки, но так как уклон фермы составляет меньше 30 градусов, то этими нагрузками можно пренебречь. 9/21

Определение усилий в стержнях фермы Определение усилий производим методом с использованием числовых таблиц усилий от некоторых условных единичных нагрузок. Загружение 1 Загружение 2 Загружение 1 Загружение 2 Загружение 3 Элеме нт Усилия в стержнях фермы Загружение 1 Загружение 2 Загруж ение 3 В1000 В2-6,21-4,86-7,10 В3-9,48-7,84-11,11 В410,51-9,38-12,76 Н16,194,857,08 Н29,437,7911,05 Н310,469,3312,70 Н49,77 12,53 Р1-8,89-6,96-10,17 Р2-4,91-4,47-6,02 Р3-1,63-2,43-2,61 Р41,150,720,27 С1-1,04-0,58-1,04 С23,683,354,51 С31,271,892,02 С4-0,910,58-0,21 С /21

Определение размеров поперечных сечений элементов фермы Нижний пояс Расчет производится по наиболее напряженному стержню – Н3. Верхний пояс: Подбор ведется по наиболее центрально сжатому элементу В4. Условие прочности для верхнего пояса: Условие устойчивости: 11/21

Определение размеров поперечных сечений элементов фермы Сжатые раскосы: рассчитываются как центрально сжатые элементы, выполняются из бруса сечением b p x h p. b p = b ВП = b НП =125 мм. Все расчеты для раскосов ведутся аналогично расчетам верхнего пояса. Раскос 1 Раскос 2 Раскос 3 Раскос 4 Стойки: Растянутые стойки – тяжи, выполняют из стали. С1 работает на сжатие, ее проектируем из дерева с минимально возможным сечением Стойка 1 Алгоритм: Стойка 2 d=22 мм, 110 х 110 х 11 мм Стойка 3 d=16 мм, 80 х 80 х 8 мм d=12 мм, 60 х 60 х 6 мм Стойка 4 Стойка 5 12/21

Расчет и конструирование промежуточных узлов Сопряжения элементов брусчатых ферм в промежуточных узлах осуществляют на лобовых врубках с одним зубом непосредственным лобовым упором или на врубках с подушками. Глубина врубок не должна быть более ¼ высоты бруса ослабленного элемента Геометрические оси всех элементов, сходящихся в узле, сводят в одной точке – центре узла Раскосы скреплены с поясам стяжными болтами диаметром 12 мм Для случая с подушкой, стяжной болт установлен так, чтобы расстояние между краем подушки и оси болта было не менее 7d б. Перпендикулярно раскосу в соединении с подушкой устанавливаем стальной штырь диаметром 16 мм и длиной 200 мм. При проектировании узла в первую очередь пробуем решить его на лобовой врубке. Если проверка на смятие не проходит, то проектируем узел в виде опорной подушки. Алгоритм Проверка на смятие ВП по площадке смятия: Если прочность на смятие не обеспечена, то изменяем конструкцию узла на врубку с опорной подушкой. Проверяем прочность на смятие в зоне рабочего опирания подушки на верхний пояс: 13/21

Узел 1 – примыкание Р1 и С2 к ВП Расчет и конструирование промежуточных узлов врубка с опорной подушкой Узел 2– примыкание Р2 и С3 к ВП врубка с опорной подушкой l ск = 38 см l ск = 42 см Узел 3– примыкание Р3 и С4 к ВП Узел 4– примыкание Р2 и С2 к НП лобовая врубка с одним лобовым упором l ск = 30 см врубка с опорной подушкой Узел 5– примыкание Р3 и С3 к НП лобовая врубка с одним лобовым упором Узел 6– примыкание Р4 и С4 к НП лобовая врубка с одним лобовым упором 14/12

Расчет и конструирование опорного узла Верхний сжатый пояс упирается во вкладыш. Усилие от опорного вкладыша передается на швеллер, а с последнего – на натяжные хомуты, состоящие из круглых стальных тяжей, охватывающих с двух сторон деревянные накладки, и уголков, через которые усилие передается на торцевые поверхности накладок. 1. Проверка на смятие опорного вкладыша по плоскости примыкания опорного раскоса А см = b р 1 h р 1 = 12,5 10=125 см 2 Проверка прошла успешно. 2. Определение диаметра тяжа d=18 мм, А нт = 1,708 см 2 3. Расчет швеллера h > h нп +2 d т +2 см+2 t н =20+2 1, ,8=29,2 см Принимаем 30 W y = 43,6 см 3 Проверка прошла успешно. 4. Расчет накладок Проверка накладок на смятие 15/21

5. Расчет нагельного соединения Толщина накладок: а = 6 d наг. = 6 1,5= 9 см. Расчетная несущая способность стального нагеля на один шов сплачивания: При смятии в средних элементах: Т с =50 с d н =50 12,5 1,5=937,5 кг, (с=b нп =12,5 см). При смятии в крайних элементах: Т а =80 а d н =80 9 1,5=1080 кг При изгибе нагеля: Т и =180 d н 2 +2 а 2 =180 1, =567 кг, но не более Т и =250d н 2 =250 1,5 2 =562,5 кг 6. Расчет уголков По сортаменту подбираем равнобокий уголок 100 х 100 х 8 7. Определение размеров подферменного бруса N опор = 4(G +P) = 4( )=8356 кг hub= 150 х 225 мм 16/21

17/21

Верхний центральный узел фермы Этот узел является конструктивным и называется коньковым узлом. Выполняется он непосредственно торцевым упором элементов верхнего пояса друг в друга с небольшой подрезкой их сверху для образования горизонтальной площадки под шайбу тяжа. Диаметр стяжных болтов для скрепления элементов 12 мм 18/21

Нижний центральный узел фермы Этот узел является конструктивным. Сжатые встречные раскосы упираются в подушку, плотно врезанную в нижний пояс на глубину не менее 2 см. Раскосы удерживаются от смещения штырями из круглой стали, вставляемыми в просверленные для этой цели отверстия в торцах раскосов и в подушке. Подушку скрепляют с нижним поясом двумя стяжными болтами 19/21

Стыкующие накладки поясов Нижний пояс работает на растяжение. Конструкция стыка – симметричное нагельное соединение. Верхний пояс работает на сжатие. Конструкция стыка – лобовой упор. Стык элементов верхнего пояса не нуждается в дополнительных расчетах и выполняется конструктивно. Для предотвращения смещения сопрягаемых элементов из плоскости системы с двух сторон стыка ставят накладки, соединенные с элементами стяжными болтами d=12-16 мм, в количестве не менее двух болтов с каждой стороны стыка. Длину накладок принимают не менее трех высот соединяемых брусьев. Толщину накладки принимают не менее одной трети от толщины соединяемых брусьев. 20/21

Спасибо за внимание! 21/21