РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ. Расчёт деревянных конструкций покрытия. Расчёт обрешётки

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 2Следующая ⇒

2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

В данном разделе дипломного проекта выполнен расчёт стропильной системы скатной крыши проектируемого жилого дома.

2.1 Расчёт деревянных конструкций покрытия

Рисунок 2.1.1 – Разрез стропильной системы крыши

2.1.1 Расчёт обрешётки

Обрешётку под кровлю рассчитывают по двум вариантам сочетания нагрузок:

1) собственный вес и снег (расчёт на прочность и прогиб);

2) собственный вес и сосредоточенный груз 100 кгс, величина которого умножается на коэффициент перегрузки 1,2 (монтажная нагрузка, расчёт только на прочность).

Обрешётка рассчитывается как неразрезная балка в пределах двух пролётов. За расчётный пролёт принимают расстояние между осями стропильных ног.

Исходные данные для расчёта:

- угол наклона кровли к горизонту α=20⁰ (cos20⁰=0,939, sin20⁰=0,342);

- расстояние между осями брусков s=350 мм;

- расстояние между осями стропильных ног В=1000 мм (максимальное);

- расчётная снеговая нагрузка – 180 кг/м².

Обрешётку проектируем из брусков сечением 10х3,2 см (плотность древесины ρ=500 кг/м³). Кровельное покрытие – металлочерепица (масса 1м² – 4,5 кг). Определяем погонную равномерно распределённую нагрузку на один брусок (таблица 2.1.1).

Таблица 2.1.1 - Сбор нагрузок на обрешётку

Элементы и подсчёт нагрузок

Нормативная нагрузка, кН/м

Коэффициент перегрузки

Расчётная нагрузка, кН/м

Металлочерепица, 4,5 кг/м²·0,35м/(100)

0,157

1,1

0,173

Брус обрешётки,

0,1 м · 0,032 м · 500 кг/м³/(100)

0,16

1,1

0,176

Итого

g^н=0,317

--

g=0,349

Снеговая нагрузка,

180 кг/м²· 0,97·0,35 м ·0,939/(100)

0,402

1,4

0,574

Всего

q^н = 0,719

--

q=0,923

Здесь 0,97 - коэффициент снегозадержания с при α=20⁰.

Рисунок 2.1.2 – Расчетные схемы обрешетки: а) собственный вес + снег;

б) собственный вес + монтажная нагрузка

Наибольший изгибающий момент равен:

а) для первого сочетания нагрузок (собственный вес + снег)

б) для второго сочетания нагрузок (собственный вес + монтажная нагрузка)

M’’=0,07gl²+0,207Pl=0,07·0,349·1²+0,207·1,20·1=0,2728 кН·м

Более невыгодный для расчёта прочности бруска – второй случай нагружения.

Так как плоскость действия нагрузки не совпадает с главными плоскостями сечения бруска, то брусок обрешётки рассчитываем на косой изгиб.

Составляющие изгибающего момента относительно главных осей бруска равны:

M_x”=M”cosα=0,2728∙0,939=0,2562 кН·м

M_y”=M”sinα=0,2728∙0,342=0,0932 кН·м

Моменты сопротивления и инерции сечения:

W_x=17см³, W_y=53см³, J_x=27см⁴, J_y=266 см⁴

Наибольшее напряжение:

Условие прочности выполнено.

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

Полный прогиб

Относительный прогиб

Проверка на прогиб выполнена.

2.1.2 Расчёт стропильных ног

Стропильные ноги при углах наклона кровли α>10⁰ рассчитывают как балки с наклонной осью. Постоянную нагрузку, вычисленную на 1 м² поверхности кровли, делят на cosα, приводя её к нагрузке на 1 м² плана покрытия. Нагрузка на стропильную ногу собирается с грузовой площади, ширина которой равна шагу расстановки стропил.

Выполняется расчет стропильной ноги №13 по спецификации элементов, приведенной в графической части.

Вычисляем нагрузку, приходящуюся на 1 пог.м горизонтальной проекции стропильной ноги (таблица 2.1.2).

Таблица 2.1.2 - Сбор нагрузок на 1 пог. м стропильной ноги

Элементы и подсчёт нагрузок

Нормативная нагрузка, кН/м

Коэффициент перегрузки

Расчётная нагрузка, кН/м

Металлочерепица, 4,5·1,0/0,939(100)

0,048

1,1

0,0527

Обрешётка, 0,10·0,032·500·1,0/(0,35·0,939) (100)

0,0487

1,1

0,0535

Стропильная нога (ориентировочно сечением 60х180(h)),

0,06·0,180·500/0,939(100)

0,0575

1,1

0,0632

Всего

0,1542

0,1694

Снеговая нагрузка, 180·1,0/(100)

1,26

1,4

1,80

Итого

1,4142

--

1,9694

Стропильную ногу рассматриваем как неразрезную балку на 4-х опорах.

Рисунок 2.1.3 –Расчётная схема стропильной ноги

Т.к. стропильные ноги монтируют по уклону α=20⁰ ( , раскладываем нагрузку q на составляющие q_x и q_y/

q_y=(0,1694+1,80·0,94)·0,94≈1,75 кН/м

q_x=(0,1694+1,80·0,34)·0,34≈0,266 кН/м

Статический расчет балки выполнен в ПК «Base»

1. Результаты расчета

1. - Исходные данные:

Номер узла,

Координаты Х;У (м)

Вертик. сила (кН)

Горизонт. сила (кН)

Тип опоры

X= 0; Y= 0

Py= 0.00

Px= 0

шарнир

X= 1.35; Y= 0

Py= 0.00

Px= 0

шарнир

X= 2.53; Y= 0

Py= 0.00

Px= 0

шарнир

X= 3.6; Y= 0

Py= 0.00

Px= 0

шарнир

Узлы (1,2)

Тип сечения (Состав, Поворот, b, см)

Профиль

Нагрузки (кН/м)

Шарниры

Материал

1, 2

Сосна Сорт 1

6.0x17.5 см

qx=0, qy=1.8

Нет шарниров

Дерево

2, 3

Сосна Сорт 1

6.0x17.5 см

qx=0, qy=1.8

Нет шарниров

Дерево

3, 4

Сосна Сорт 1

6.0x17.5 см

qx=0, qy=1.8

Нет шарниров

Дерево

2. - Выводы:

1 узел, 2 узел

Mmin / Mmax (кН*м)

Qmin / Qmax (кН)

Nmin / Nmax (кН)

1, 2

-0.32 / 0.27

-1.45 / 0.98

0 / 0

2, 3

-0.32 / 0.06

-0.96 / 1.16

0 / 0

3, 4

-0.2 / 0.17

-0.77 / 1.15

0 / 0

Прочность, жесткость сечения обеспечены.

Принимаем размеры сечения стропильной ноги 60х180(h) мм.

2.1.3 Подстропильные конструкции

Основными элементами подстропильной конструкции, направленной вдоль здания, являются прогоны, опирающиеся на деревянные стойки, передающие давление от веса крыши на внутренние стены.

Исходные данные для расчёта:

- расстояние между осями стоек - 2 м;

- шаг расстановки стропил – 1,65 м (максимальный);

- нормативное давление от стропил на подстропильную конструкцию Р^н=1,3764·1,65=2,271 кН;

- расчётное давление Р=1,9154·1,65=3,16 кН.

Подстропильную конструкцию проектируем в виде разрезного прогона, усиленного в местах опирания на стойки подбалками, которые выполнены из брусьев того же сечения, что и прогон (рисунок 2.1.3). Прогон нагружен тремя сосредоточенными грузами, соответствующими давлениям стропил.

Собственный вес прогона с подбалками ориентировочно принимаем равным 2,5% давления стропил. Тогда полная сосредоточенная нагрузка составляет: Р^н=1,025·2,27,1=2,327 кН; Р=1,025·3,16=3,239 кН.

Два из грузов Р передаются непосредственно на стойки и изгиба в прогоне и подбалке не вызывает. Давление на конец подбалки от третьего груза (стропильной ноги, опирающейся на прогон в середине пролета) V=Р/2=0,5Р. Расчётный вылет консоли подбалки принимаем равным а = 1/6 l = 165/6 = 27,5 см. Полную длину половины подбалки назначаем а₁ = 30 см.

Рисунок 2.1.4 - Подстропильная конструкция с подбалками:

1 – стропильные ноги; 2 – прогон; 3 – подбалка;

4 – стойка; 5 – связи жёсткости.

Определяем расчётный изгибающий момент:

Принимаем брусья сечением 10х15 см, тогда

Напряжение изгиба:

Условие прочности выполнено.

Относительный прогиб прогона:

где

Подставляя числовые значения величин, получим

Сечение стойки принимаем также из бруса 10х15 см.

Полное усилие, передающееся на стойку

N=3/2∙P=1,5Р=1,5∙3,239 = 4,859 кН

Напряжение смятия в подбалке в месте опирания на стойку:

Для придания жесткости всей системе в продольном направлении через каждые 5 пролётов устанавливаются специальные раскосные связи, скрепляемые со стойками и прогонами болтами (рисунок 2.1.4).

Рисунок 2.1.4 - Раскосные связи

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров