Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Уральский Государственный Технический Университет - УПИ

Кафедра строительных конструкций

П.С.270102.55011.КП.2008

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по курсу: «Деревянные конструкции»

тема: ”Проектирование неутепленного здания с несущими деревянными гнутоклееными рамами ступенчатого очертания”

Студент: Барсукова И.С.

Группа: СЗ-55011ну

Преподаватель: Шур И.П.

Екатеринбург 2008

Задание на проектирование

Запроектировать неотапливаемое (холодное) складское здание с применением несущих деревянных конструкций.

- Район строительства г.Курган

- Длина здания 33м.

- Пролет здания 15 м.

- Высота здания в карнизном узле 3,2 м.

- Шаг несущих конструкций 3 м.

- Кровля из асбоцементных листов волнистого профиля.

- Уровень ответственности здания – второй (СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия).

Содержание

Введение

1. Выбор конструктивной схемы и общая компоновка здания

2. Компоновка рамы

3. Сбор нагрузок на покрытие от собственного веса и снега

4. Расчет прогона

4.1. Расчет по предельному состоянию первой группы на прочность

4.2. Расчет по предельному состоянию второй группы на прогиб

4.3. Расчет узла опирания прогона на раму

5. Статический расчет рамы

5.1. Усилия в раме от постоянной и снеговой нагрузок

5.2. Усилия в раме от ветровой нагрузок

6. Определение расчетных сочетаний усилий в сечениях рамы

7. Конструктивный расчет рамы

7.1. Расчет рамы на прочность

7.2.Расчет рамы на устойчивость плоской формы деформирования

8.Конструирование и расчет узлов рамы

Заключение

Список литературы

Введение

Данная курсовая работа представляет собой изучение проектирования неутепленного здания с несущими деревянными гнутоклееными рамами ступенчатого очертания.

Передо мной как автором стоят следующие задачи:

1. Выбрать конструктивную схему и общая компоновка здания

2. Также определить компоновка рамы

3. Рассчитать нагрузки на покрытие от собственного веса и снега

4.1. Расчет по предельному состоянию первой группы на прочность и по предельному состоянию второй группы на прогиб

5. Статический расчисть рамы

6. Определить расчетные сочетания усилий в сечениях рамы

7. Выполнить конструктивный расчет рамы, а также расчет рамы на прочность

8.Сконструировать и рассчитать узлы рамы

При этом необходимо выявить следующие знания и навыки:

- уметь на научной основе организовать свой труд, владеть компьютерными методами сбора, хранения и обработки (редактирования) информации, применяемые в сфере его профессиональной деятельности;

- быть способным в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, уметь приобретать новые знания, используя современные информационные образовательные технологии;

- понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, основные проблемы дисциплин, определяющих конкретную область деятельности, видит их взаимосвязь в целостной системе знаний;

- быть способным к проектной деятельности в профессиональной сфере на основе системного подхода, уметь строить и использовать модели для описания и прогнозирования различных явлений, осуществлять их качественный и количественный анализ;

- быть способным поставить цель и сформулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций, уметь использовать для их решения методы изученной теории;

- быть готовым к кооперации с коллегами и работе в коллективе, знаком с методами управления, умеет организовать работу исполнителей, находить и принимать управленческие решения в условиях различных мнений.

1. Выбор конструктивной схемы и общая компоновка здания

В качестве основной несущей конструкции проектируемого здания принимаем трехшарнирные гнуто-клееные рамы ступенчатого очертания.

Покрытие здания двускатное с наружным водоотводом. Кровлю назначаем из волнистых асбестоцементных листов профиля 54/200-7,5 ГОСТ 30340-95. Листы асбестоцементные волнистые.

Назначаем уклон ската покрытия i = 25 %, при нормативном требовании к уклону кровли из волнистых асбестоцементных листов не менее 20 % СНиП 11-26-76. Кровли.

Деревянные прогоны принимаем из брусьев цельного сечения. Исходя из длины листов 54/200-7,5 и требований СНиП II-26-76, табл. 4 - расстояние между осями прогонов по скату назначаем равным 1,5 м.

Прогоны проектируем однопролетными, свободно опертыми на поперечные рамы. Длина опирания прогона на раму не должна быть менее 60 мм.

Пространственную неизменяемость и жесткость несущих конструкций здания, устойчивость рам из их плоскости, а также восприятие и передачу на фундамент нагрузки от ветрового напора на торцевые стены здания, обеспечиваем постановкой системы связей. Система связей включает: поперечные скатные связи в плоскости верхних граней несущих конструкций покрытия; прогоны покрытия; продольные вертикальные связи по карнизным узлам рам; вертикальные связи по стойкам фахверка продольных стен здания. Скатные связи располагаем по торцевым секциям здания и в промежуточной секции. В тех же секциях располагаем вертикальные связи по стойкам. Вертикальными связями по карнизным узлам рамы соединяем попарно.

В качестве продольных вертикальных связей по карнизным узлам рам применяем балки с волнистой стенкой. Другие связевые элементы выполняем из деревянных брусьев.

Для изготовления несущих конструкций здания, связей и деталей узлов применим древесину сосны 2 и 3 сорта по ГОСТ 24454-80Е.

2. Компоновка рамы

Конструируемые деревянные трехшарнирные гнутоклееные рамы имеют ступенчатое изменение высоты и постоянную ширину поперечного сечения по длине рамы. Уменьшенную высоту сечения назначаем на расстоянии в плане приблизительно равном четверти пролета от опоры рамы. Уклон наружной кромки прямолинейной части ригеля проектируем равным уклону кровли tg = 0,25 ( = 14°).

Рама состоит из двух полурам заводского изготовления, соединяемых в коньке монтажным стыком с помощью деревянных накладок и стальных болтов.

Полурамы изготавливают путем гнутья и склеивания заготовок в виде многослойного пакета досок.

По СНиП II-3-79* “Нормы проектирования. Строительная теплотехника” устанавливаем, что г.Курган находится в сухой зоне влажности. Тогда температурно-влажностные условия эксплуатации деревянных конструкций внутри неотапливаемого помещения – А1.

Древесина перед склеиванием конструкции, предназначенной для условий эксплуатации А1, должна иметь влажность 8...12%. В соответствии с п.2.6. СНиП II-25-80 для склеивания древесины назначаем синтетический фенольно-резорциновый клей марки ФРФ-50 ( ТУ 6-05-281-17-77).

Склеивание досок по длине производим зубчатым клеевым соединением с вертикальными зубчатыми шипами ГОСТ 19414-79.

Доски в пакете склеиваем по пласти. Перед склеиванием доски каждого слоя фрезеруем с двух пластей по 1-й группе припусков. По условию гнутья в многослойных криволинейных конструкциях отношение радиуса кривизны к толщине доски (r/) > 150. Для обеспечения возможно меньшего радиуса кривизны криволинейного карнизного узла рамы толщину доски (слоя), получаемую после фрезеровки пластей, принимаем = 16 мм.

Учитывая минимальный припуск на фрезерование и исходя из сортамента пиломатериалов (ГОСТ 24454-80Е), для получения досок толщиной после фрезеровки 16 мм используем доски-заготовки толщиной 22 мм.

Ширину сечения полурамы проектируем равной ширине одной доски (исключается технологически сложное склеивание досок по ширине). При назначении проектной ширины сечения исходим из сортамента пиломатериалов (ГОСТ 24454-80Е) и учитываем припуск на фрезерование боковых поверхностей конструкции после склеивания. Величина припуска составляет при длине конструкции до 12 м –15 мм, свыше 12 м – 20 мм.

Длина полурамы не превышает 12 м. Припуск на фрезерование ее боковых поверхностей - 15 мм. Проектную ширину сечения полурамы принимаем b = 135 мм. Ширина исходной доски-заготовки равна 150 мм.

Высота сечения полурамы изменяется ступенчато.

Большую высоту сечения полурамы h1 можно принять: при шаге рам 3м

h1 = 1/20 • l; где l – пролет рамы; h1 = 1/20 • 15000 = 750мм

Меньшую высоту сечения полурамы h2 следует принимать в пределах (0,5…0,6) • h1: h2 = 0,5 • 750 = 375мм;

Высота сечений h1, h2 должна быть кратна номинальной (после фрезерования) толщине доски .

Назначаем: h1 = 752; n = 752/16 = 47 – из 47 досок толщиной = 16 мм.

h2 = 384; n = 384/16 = 24 – из 24 досок толщиной = 16 мм.

Принимаем радиус кривизны карнизного узла по внутренней кромке поперечного сечения полурамы r_в = 2500 мм.

Отношение r_в/ = 2500/16 = 156 > 150.

Радиус кривизны по наружной кромке сечения

r_н = r_в + h1 = 2500 + 752 = 3252 мм, то же по центральной оси сечения

r = r_в + 0,5h1 = 2500 + 0,5 • 752 = 2876 мм.

При компоновке поперечного сечения гнутоклееных элементов будем использовать пиломатериалы двух сортов. В крайних зонах на участках длиной равной 0,15 высоты сечения применим более высокопрочные пиломатериалы (2-го сорта), а в средней зоне на 0,7 высоты сечения - менее прочные (3-го сорта).

Для выполнения статического расчета рамы необходимо задаться ее расчетной осью. Все размеры рамы следует привязать к расчетной оси.

e = (h2/2) – (h2 -50)/2 = (384/2) – (384-50)/2 = 25 мм

За расчетную ось рамы принимаем параллельную наружной кромке линию, проходящую через центр тяжести конькового сечения рамы. Расстояние от наружной кромки до расчетной оси: h_р = 384/2 + 25 = 217 мм. Из-за несовпадения расчетной оси рамы с ее центральной осью определяемая статическим расчетом в отдельных сечениях продольная сила N действует с эксцентриситетом относительно оси поперечного сечения, что учитывается в дальнейшем при выполнении конструктивного расчета.

Длину по расчетной оси участка полурамы с высотой сечения h₂ = 384 мм принимаем равной 3000 мм.

Расчетную ось разобьем точками на участки и определим ее геометрические параметры:

- расчетный пролет рамы считаем равным пролету здания, определенному заданием, l = 15000 мм;

- высота рамы по расчетной оси в коньке:

f = Н_к + i(l/2) = 3200 + 0,25(15000/2) = 5075 мм,

Н_к = 3,2м (высота в карнизном узле)

- радиус кривизны расчетной оси в гнутой части полурамы:

r_р = r_н – h_р = 3252 – 217 = 3035 мм;

- величина углов: = 14°; = 90°+ = 90°+ 14° = 104°;

= 180° – = 180° – 104° = 76°;

- длина прямолинейной стойки полурамы:

l_ст = l₀₁ = H_к – r_р /tg(/2) = 3200 – 3035/tg(104°/2) = 810 мм;

- длина дуги гнутой части полурамы:

l_гн = l₁₃ = • r_р • /180° = • 3035 • 76°/180° = 4024 мм;

- длина прямолинейного ригеля полурамы:

l_риг = l₃₈ = (l/2 – r_р • (1 – cos))/cos =

= (15000/2 – 3035 • (1 – cos76°))/cos14° = 5354 мм;

- полная длина расчетной оси полурамы:

l_пр = l₀₈ = l_ст + l_гн + l_риг = 810 + 4024 + 5354 = 10188 мм

Координаты x_n, y_n точек расчетной оси (n – номер точки):

x₀ = 0; y₀ = 0;

x₁ = 0; y₁ = l₀₁ = 810 мм;

x₂ = r_р • (1 – Cos( )) = 3035 • (1 – Cos(76/2)) = 637 мм;

y₂ = l₀₁ + r_p • Sin( ) = 810 + 3035 • Sin (76/2) = 3181 мм;

x₃ = r_p • (1 – Cos) = 3035 • (1 – Cos76) = 2306 мм;

y₃ = l₀₁ + r_p • Sin = 810 + 3035 • Sin76 = 3754 мм;

для точек 4…8 найдем шаг: x =(0,5•l – x₃)/5 = (0,5•15000 – 2306)/5 =1039 мм,

тогда координаты точек 4…10 вычислим по формулам:

x_n = x_n-1 + x; y_n = H_к + i • x_n;

x₄ = 2306 + 1039 = 3345 мм; y₄ = 3200 + 0,25 • 3345 = 4036 мм;

x₅ = 3345 + 1039 = 4384 мм; y₅ = 3200 + 0,25 • 4384 = 4296 мм;

x₆ = 4384 + 1039 = 5423 мм; y₆ = 3200 + 0,25 • 5423 = 4556 мм;

x₇ = 5423 + 1039 = 6462 мм; y₇ = 3200 + 0,25 • 6462 = 4816 мм;

x₈ = 6462 + 1039 = 7500 мм; y₈ = 3200 + 0,25 • 7500 = 5075 мм;

Результаты вычислений сведены в табл. 1

Координаты точек расчетной оси

Таблица 1

3. Сбор нагрузок на покрытие от собственного веса и снега

Нагрузку от собственного веса волнистых асбестоцементных листов 54/200 – 7,5 на 1м² плана здания с учетом нахлестки принимаем g_а.л. = 220 Па.