РАСЧЕТ ГНУТОКЛЕЕНОЙ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ
Курсовой проект
По курсу
“Конструкции из дерева и пластмасс”.
Студент: Фирсаева Е.А. гр. Э15-Т
Консультант: Ушаков А.Ю.
Серова Е.Т.
Москва 2010
Исходные данные.
-
| Схема
| I – гнутоклееная рама
| -
| Снеговой район
| II
| -
| Пролет, м
| 24,0
| -
| Шаг несущих конструкций, м
| 3,0
| -
| Тип ограждающих конструкций
| прогоны разрезные
| -
| Тип кровли
| Холодная
| -
| Кровля
| Мягкая черепица
| -
| Высота рамы в карнизном узле, м
| 7,4
| -
| Уклон кровли
| 14,02°
|
Расчет ограждающих и несущих конструкций кровли.
Принимаем рабочий настил из досок 125х32мм, II-го сорта согласно сортамента пиломатериалов (ГОСТ 8486-86*Е). Расстояние между осями досок 250мм. Шаг прогонов 1,4м.
Расчет рабочего настила.
Сбор нагрузок на рабочий настил.
Рабочий настил предназначен для укладки по прогонам.
По скомпонованному сечению настила составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2.
Сбор нагрузок.
а) Равномерно распределенная нагрузка.
Таблица 2.1
№
| Наименование нагрузки
| Норм. нагрузка.
кН/м2
| Коэф.
надежн.
| Расч. нагрузка кН/м2
| 1.
| Мягкая черепица RUFLEX 8 кг/м
| 0.08
| 1.05
| 0.084
| 2.
| Обрешетка под черепицу– брусок 50х50 мм с шагом в осях 345мм
| 0.05*0.05*5/0.345= =0.036
| 1.1
| 0.04
| 3.
| Водонепроницаемая мембрана TYVEK 60 г/м2
| 0.0006
| 1.2
| 0.00072
| 4.
| Рабочая доска –125х32 мм с шагом в осях 325 мм
| 0.125*0.032*5/0.325=0.061
| 1.1
| 0.068
|
| Итого постоянная нагрузка
| 0.178
|
| 0.193
| 5.
| Временная нагрузка
- снеговая 2 район
|
0.84
|
|
1.2
|
| Итого полная нагрузка
| 1.018
|
| 1.393
|
б) Сосредоточенная сила.
Р = 1кН. Коэффициент надежности по нагрузке γf = 1,2.
Расчетное значение сосредоточенной силы: Рр = Рн· γf = 1,2 кН.
Полную нагрузку на 1 пог. Метр рабочего настила собираем с одной доски, т.к. расстояние между осями досок равно 250мм, что больше, чем 150мм.
1) постоянная + временная
- нормативная: qн = 1,018·0,25 = 0,254 кН/м
- расчетная: qр = 1,393·0,25 = 0,348 кН/м
2) постоянная
- расчетная: qр = 0,193·0,25 = 0,048 кН/м
Расчетная схема.
Расчет настила ведем как балки по 2-х пролетной схеме. Расстояние между опорами равно шагу прогонов L = 1,4м. Настил рассчитываем на два сочетания нагрузок.
1. Постоянная + снеговая.
2. Постоянная + сосредоточенная сила Р = 1,2 кН.
Расчет по первому предельному состоянию.
Проверка рабочего настила на прочность.
где М – максимальный изгибающий момент;
W – момент сопротивления;
Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу;
mН – 1,2 – коэффициент, учитывающий кратковременность действия сосредоточенной нагрузки (принимается для второго сочетания нагрузок).
При первом сочетании нагрузок:
При втором сочетании нагрузок:
Момент сопротивления доски рабочего настила:
Расчет прочности производим по максимальному моменту.
Запас по прочности составляет ,
Расчет по второму предельному состоянию.
Проверка рабочего настила на прогиб выполняется только для первого сочетания нагрузок.
f ≤ fи
где f – расчетный прогиб конструкции;
fи – предельный изгиб.
Прогиб настила равен:
где - предельный прогиб рабочего настила при шаге прогонов 1,4м.
Расчет разрезного прогона.
При шаге конструкций 5м используем разрезные прогоны.
Принимаем сечение прогона из бруса размером 155х150мм II-го сорта, согласно сортамента пиломатериалов (ГОСТ 8486-86*Е). Шаг прогонов 1,4м.
Сбор нагрузок на рабочий настил.
По скомпонованному сечению прогона составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2.
Сбор нагрузок.
Таблица 2.2
№
| Наименование нагрузки
| Норм. нагрузка.
кН/м2
| Коэф.
надежн.
| Расч. нагрузка кН/м2
| 1.
| Мягкая черепица RUFLEX 8 кг/м
| 0.08
| 1.05
| 0.084
| 2.
| Обрешетка под черепицу– брусок 50х50 мм с шагом в осях 345мм
| 0.05*0.05*5/0.345= =0.036
| 1.1
| 0.04
| 3.
| Водонепроницаемая мембрана TYVEK 60 г/м2
| 0.0006
| 1.2
| 0.00072
| 4.
| Рабочая доска –125х32 мм с шагом в осях 325 мм
| 0.125*0.032*5/0.325=0.061
| 1.1
| 0.068
| 7.
| Прогон 175х150
| 0.175*0.15*5/1.2=
=0.109
| 1.1
| 0.12
|
| Итого постоянная нагрузка
| 0.287
|
| 0.313
| 6.
| Временная нагрузка
- снеговая 2 район
|
0.84
|
|
1.2
| 7.
| Итого полная нагрузка
| 1.127
|
| 1.513
|
- нормативная: qн = 1,127·1,4 = 1,57 кН/м
- расчетная: qр = 1,513·1,4 = 2,1 кН/м
Прогон работает на косой изгиб.
Характеристики сечения.
Расчет по первому предельному состоянию.
Проверка прочности:
Расчетная нагрузка и изгибающий момент при α = 14,04°
Запас по прочности составляет ,
Расчет по второму предельному состоянию.
Проверка прогона на прогиб.
Относительный прогиб прогона:
Нормативная нагрузка при α = 14,04°
где - предельный прогиб при шаге 3м.
РАСЧЕТ ГНУТОКЛЕЕНОЙ ТРЕХШАРНИРНОЙ РАМЫ
Пролет рам 24 м, шаг 3 м. Ограждающие конструкции покрытия – мягкая черепица RUFLEX 8 кг/м2. Район строительства – II. Здание по степени ответственности относится ко II классу (γ = 0,95). Температурно-влажностные условия эксплуатации А1. Все конструкции заводского изготовления. Материал – древесина из сосны 2-го сорта, металлические конструкции – сталь марки С235 ГОСТ 27772-88*. Склеивание рам – клеем ФРФ-50к
Геометрические размеры
Расчетный пролет рамы составляет 21,0 м. Уклон ригеля 1:4, т.е.
- tga = 0,25;
- угол наклона ригеля a = 14°02¢;
- sina = 0,24;
- cosa = 0,97.
Высота рамы в коньке Тогда высота стойки от верха фундамента до точки пересечения касательных по осям стойки и ригели.
H = f – l/2 ·tgα = 7,4-13,3·0,25 = 4,075 м.
По условиям гнутья, толщина досок после фрезеровки должна приниматься не более 1,6 - 2,5 см. Принимаем доски толщиной после фрезеровки 1,9 см. Радиус гнутой части принимаем равным:
r = 3 м > rmin = 150×d = 150×0,019 = 2,85 м, где
d - толщина склеиваемых досок.
Угол в карнизной гнутой части между осями ригеля и стойки:
γ = 90˚ + α = 90˚ + 14˚02́ = 104˚02́.
Максимальный изгибающий момент будет в среднем сечении гнутой части рамы, который является биссектрисой этого угла, тогда получим:
= 52°01¢;
- sinb = 0,79;
- cosb = 0,62;
- tgb = 1,28.
Центральный угол гнутой части рамы в градусах и радианах будет равен:
- j = (90 - b)×2 = (90 – 52°01¢)×2 = 37°59¢×2 = 75°58¢;
- j = 90 - a = 90° - 14°02¢ = 75°58¢;
- = 1,33;
- j1 = 37°59¢;
- sinj1 = 0,615;
- cosj1 = 0,788;
- tgφ1= 0,78.
Длина гнутой части
lгн = r×jрад = 3×1,33 = 3,99 м.
Длина стойки от опоры до начала гнутой части
Длину стойки можно определить иначе (если известно f)
lст = f – l1/2×tga - r× tgφ1 = 7,4 – 11,8·0,25 - 3·0,78 = 2,11 м.
Длина полуригеля
= 8,33 м.
Длина полурамы
lпр = lст + lгн + lp = 2,11 + 3,99 + 8,33 = 14,43 м.
На основании произведенных вычислений строим расчетную схему рамы:
Сбор нагрузок на раму
Нагрузки от покрытия (постоянная нагрузка) - принимаем по предварительно выполненным расчетам ограждающих конструкций.
нормативная gн = 0,287 кН/м2;
расчетная gр = 0,313 кН/м2.
Собственный вес рамы определяем при Ксв = 7 из выражения
= 0,21 кН/м2, где
Sн – нормативная снеговая нагрузка по п. 5.2 СНиП 2.01.07-85;
l – расчетный пролет рамы.
Таблица 2
Значения нагрузок, действующих на несущую раму
Наименование нагрузки
| Нормативная нагрузка, кН/м2
| Коэффициент перегрузки
| Расчетная нагрузка, кН/м2
|
|
|
|
| Собственный вес покрытия
|
|
|
| g = 0,287×3/сosa = 1,77
0,313×3/сosa = 1,94
| 0,89
| -
| 0,97
| Собственный вес рамы
|
|
|
| gс.в. = 0,21×3=0,63
| 0,63
| 1,1
| 0,69
| Итого
| 1,52
| | 1,66
| Снеговая
|
|
|
| S = 0,84×3 = 2,52
S = 1,2×3 = 3,6
| 2,52
|
| 3,6
| Итого
| 4,04
| | 5,26
|
Статический расчет рамы.
Максимальные усилия в гнутой части рамы возникают при действии равномерно распределенной нагрузки g = 5,26 кН/м по пролету. При этом опорные реакции будут определяться по следующим формулам:
вертикальные: = 62,07 кН;
горизонтальные: = 49,49 кН.
Максимальный изгибающий момент в раме возникает в центральном сечении гнутой части. Координаты этой точки можно определить из следующих соотношений:
х = r×(1 – cosj1) = 3×(1 – 0,78) = 0,636 см;
y = lcт + r×sinj1 = 2,11 + 3×0,615 = 3,955 см.
Определим М и N в этом сечении:
= -157,32 кНм;
N = (A – q×x)×sinb + H×cosb = (62,07 – 5,26×0,636)×0,79 + 49,49×0,62 = 77,08 кН.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|