Определение требуемых материалов и сравнение вариантов по стоимости конструкций в деле

Ростовский  строительный колледж 
 

Специальность 270802

Дисциплина  СД.ДС.02

Особенности проектирования

Строительных  конструкций 
 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к расчетно-графической  работе 
 
 
 
 
 

Выполнила студентка

Группы  С-41

Кислякова И.С. 
 
 
 
 

Ростов-на-Дону, 2011

Задание

Студентке группы С-41

Запроектировать элементы деревянного  покрытия здания

Пролет  – 18 м, длина – 45 м

Несущие конструкции:

- металлодеревянные  фермы – Вариант  1;

- клееные арки –  Вариант 2.

Материал  кровли – Саркров;

Древесина – пихта 2 сорт;

Район строительства –  г. Киев;

Условия эксплуатации – А-3;

Класс ответственности  сооружения – 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Дата  выдачи 10.09.2011                                           преподаватель 

Дата  окончания 01.10.2011                                      Черногубова Л.И.

Содержание

1. Конструктивные элементы деревянного покрытия здания                  4
2. Расчет конструкций покрытия здания по варианту 1                          6
1. Расчет рабочего настила                                                               6
2. Расчет скатных балок                                                                   10
3. Расчет прогона                                                                               14
3. Расчет конструкций покрытия здания по варианту 2                        14
1. Расчет брусков, щитов, обрешетки                                            14
2. Расчет прогона                                                                               16
4. Определение требуемых материалов и сравнение вариантов по стоимости конструкций в деле                                                              18
5. Литература                                                                                              20

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Конструктивные  элементы деревянного  покрытия здания

Для несущих конструкций  зданий возможно применение конструкций построечного изготовления (цельные  балки, наслонные стропила) и сборных конструкций заводского изготовления (клееные балки и фермы, металлодеревянные фермы и т.д.).

Покрытия  из цельных балок  применяют для  пролетов до 6,5 м, которые  выполняют из бревен или брусьев.

Для зданий со скатными крышами применяют  наслонные стропила – простейшие стропильные конструкции. Они представляют собой систему из цельных балок (стропильных ног, конькового прогона) и цельных стоек (стоек и подкосов). Наслонные стропила применяют для односкатных крыш при небольшой ширине здания, для двускатных крыш, если в здании имеются внутренние продольные стены на расстоянии 4 – 7 метров друг от друга.

Главный элемент наслонных стропил - стропильные ноги. Верхним концом они упираются на коньковый брус, а нижним концом – на мауэрлаты, уложенные на наружную стену. При длине более 4м стропильные ноги подпирают подкосами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 1. Наслонные стропила

Деревянные  конструкции покрытий состоят из:

- защитного настила,  являющегося основанием  для гидроизоляции;

- рабочего настила,  поддерживающего  защитный настил;

- прогонов, расположенных  под настилами;

- основных несущих  конструкций (стропил  или стропильных  ферм).

В современных решениях для уменьшения трудоемкости работ настилы  и прогоны объединяют в щиты или панели, уложенные непосредственно  на фермы или арки.

При пролетах более 12м  рекомендуется переходить на сквозные фермы, т.к. балки и подкосные  системы становятся громоздкими и  экономически не выгодными. Наиболее экономичный  вариант – металлодеревянная  ферма, у которой  нижний пояс и растянутые элементы выполнены  из металла.

Для неотапливаемого здания, пролетом 18м, длиной 45м рассматривается два возможных варианта покрытия:

Вариант 1. Несущие конструкции  под рулонную кровлю принимаем металлодеревянные  фермы на врубках  с шагом 4м, очертание  их должно быть двускатным пятиугольным для  уменьшения уклона. По верхним узлам  – неразрезные  прогоны, по ним скатные  балки с шагом 1м, по скатным балкам двойной перекрестный настил (рабочий и  защитный). (рисунок 2)

Вариант 2. Несущие конструкции  – клееные арки кругового очертания, по ним неразрезные  прогоны через 1м, по прогонам – щиты (несущие  и кровельные). Шаг  арок – 6м. (рисунок 3)

Материал  кровли – Саркров;

Древесина – пихта 2 сорт;

Район строительства –  г. Киев;

2 снеговой район

Условия эксплуатации – А-3;

Класс ответственности  сооружения – 2.

ɣп=0.95 

2. Расчет  конструкций покрытия по варианту 1 (рисунки 2, 4)

2.1.расчет  рабочего настила.  Для расчета принимаем  полосу настила  шириной 1м. Рабочий  настил толщиной 19 мм, защитный –  16 мм. Материал –  пихта 2 сорт.

2.1.1. нагрузка на 1  кровли

 

Коэффициент надежности по снеговой нагрузке  
=1.6 принят для отношения =0.20/0.86=0.23‹0.8 /5.1 п.5.7/

Нагрузка  на 1м настила:

От  собственного веса кровли

q=g** ɣп=0.46*1*0.95=0.44 кН/м

От  собственного веса кровли и снега

q=1.84*1*0.95=1.75 кН/

2. Статический расчет

Настилы рассчитывают:

А) на прочность и  жесткость (прогиб) при  одновременном действии собственного веса кровли и снеговой нагрузки – 1 случай;

Б) только на прочность  при воздействии  собственного веса кровли и сосредоточенного груза =100 кг=1кН (человек + инструмент) – 2 случай;

Настил  рассматривают как  двухпролетную неразрезную балку с пролетом l==1 (шаг прогонов) 
 
 
 
 
 

Рисунок 6. Расчетная схема  для 1 случая загружения

Наибольший  изгибающий момент

=q*/8= 1.75*/8=0.22 кН*м 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 7. Расчетная схема  для 2-го случая загружения

Сосредоточенный груз Р=1.2кН воспринимается полосой настила шириной 0.5м /5.2 п. 6.14 б/

Изгибающий  момент

=0.07*q*+0.21*Р*=0.07*0.44*0.5*+0.21*1.03*1=0.23кН*м

Наиболее  невыгодный для расчета  прочности мастика  – второй случай загружения

==0.23кН*м

3. Определение высоты рабочего настила из условия прочности

ᵟ=M/W ≤**

где =***

1.3 кН/  /5.2 табл.3/

1

=0.9

=0.8

=1.15 – коэффициент  условий работы  по 1 и 2 случаю

=1.20 -  коэффициент условий  работы по 2 случаю

=1.3*1*0.9*0.8=0.94 кН/

Требуемый момент сопротивления

=М/* = 23/0.94*1.15*1.10=17.7

W= при ширине настила b=1м (100 см)

===1.15 см

(коэффициентом  0.8 учтена разрешенность досок настила)

По  сортаменту пиломатериалов, принимаю h=1.9 см (меньше не рекомендуется нормами)

J===57.2

4. Проверка жесткости (для 1-го случая загружения)

Нормативная нагрузка 1м настила (1 случай)

=1.06*1*0.95=1.01 кН*м

f≤

f===0.1

=*l==0.67 см /5.2 табл.16/

F=0.1 см ‹ =0.67 см

Жесткость сечения достаточна

Вывод. Сечение настила  b=100 см, h=1.9 см удовлетворяет условию прочности и жесткости. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчет  скатных балок

2.2.1. нагрузки на 1 пог.метр балки, включая ее собственный вес. Шаг балок =1м. пролет балки – 3м =

=***1.05=1.06*1*0.95*1.05=1.06 кН/м

q=**1.05=1.84*1*0.95*1.05=1.84 кН/м

коэффициентом 1.05 учтен собственный  вес балки.

2. Статический расчет

Скатные балки работают как  однопролетные балки, расчет выполняют  на поперечный изгиб  по прочности на нагрузки: от собственного веса кровли, снега и  веса человека с инструментом Р=1.2 кН; по жесткости на нагрузки от собственного веса кровли, снега и Р=1.0 кН. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рисунок 9. Расчетная схема  скатной балки

Изгибающий  момент

 = + =1.84*/8 + 1.2*3/4=2.97 кН*м

3. Определение размеров сечения балки из условия прочности

ᵟ = M/W ≤ → = M/

  * * * *

Ru = 1.3*1*0.9*0.8 = 1.29 кН/

Требуемый момент сопротивления

Wтреб=297/1.29=230

W=; при b=7.5 см, h= = = 13.56 см

По  сортаменту пиломатериалов принимаю h=15

J= = =2109.4  
 
 
 
 

Рисунок 10. Сечение скатной  балки

4. Проверка жесткости f≤fпред

f= + = + = 0.8 см 

fпред = 1/200 * = 300/200 = 1.50 см > f=0.8 см