ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Конструкции из дерева и пластмасс
к курсовому проекту на тему:
Проектирование пролета конструкции перрона
Выполнил:
студент группы ПГС-06
Селезнёв О.Г.
Пермь, 2009г.
СОДЕРЖАНИЕ
Задание на проектирование
Исходные данные
1 Расчет покрытия
2 Статический расчет рамы
3 Конструктивный расчет рамы
4 Расход материалов
5 Расчет узлов
Список литературы
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
- место строительство - г. Соликамск;
- снеговой район – V ( );
- ветровой район – II ( );
- условия эксплуатации В2 – (нормальная зона влажности);
- материал конструкций – ель;
1. РАСЧЕТ ПОКРЫТИЯ
Покрытие крытого перрона для автовокзала представляет собой листы стеклопластика, уложенные по прогонам.
1.1 Подбор материала обшивки
Нагрузка, действующая на листы стеклопластика – снеговая:
В соответствии с рекомендациями для панелей из стеклопластика (см. Приложение) примем панель стеклопластика СПИ-Т (100/40х18), шаг прогонов примем 0,6 м.
1.2 Расчет прогонов
Сбор нагрузок на 1 м2
покрытия
Наименование нагрузки Единицы
измерения
Нормативная нагрузка Коэффициент надёжности по нагрузке γf
Расчётная нагрузка
А. Постоянные
1 Собств. вес стеклопластика ( ) кН/м2
0,0145 1,3 0,019
2 Собств. вес прогона(ориентировочно) кН/м2
... 0,1 1,1 0,11
Б. Временная
3 Снеговая нагрузка, S= 3,2 кН/м2
кН/м2
2,24 1/0,7 3,2
Итого: кН/м2
2,35 3,33
Статический расчет прогона
Расчетная погонная нагрузка на прогон:
 ;
Расчетную схему прогона примем разрезную, тогда
Расчетный пролет прогона
 см,
где b – шаг несущих конструкций, а=10 см – ширина опорной площадки прогона.
Максимальный изгибающий момент в прогоне:
 .
Прогон работает в условиях косого изгиба. Составляющие момента относительно главных осей сечения:
 ,
 ,
Конструктивный расчет прогона
Минимальные размеры поперечного сечения прогона получаются из условия обеспечения требуемой жесткости при
 .
Требуемый момент сопротивления сечения
 см3
.
Где
 – расчетное сопротивление древесины изгибу.
Требуемая высота сечения:
 cм.
Требуемая ширина сечения:
 cм.
По сортаменту пиломатериалов принимаем брус сечением 75х175, с геометрическими характеристиками:
 ,
 ,  ,
Проверку прочности не выполняем, так как при подборе сечения мы исходили из главной формулы.
Необходимо проверить прогиб прогона от действия нормативной нагрузки. Находим составляющие прогиба относительно главных осей:
 см,
где  кН/м.
 см,
где  кН/м.
Полный прогиб прогона определяется по формуле
 см <  cм.
Жесткость прогона обеспечена.
2. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ РАМЫ
Расчет поперечной рамы производится на основное сочетание нагрузок, включающее постоянную, снеговую и ветровую нагрузки на всем пролете.
Сбор нагрузок
№
п/п
Наименование нагрузки Единицы измерения
Нормативная нагрузка Коэффициент надёжности по нагрузке γf
Расчётная нагрузка
А. Постоянные
1Собств. вес стеклопластика () кН/м2
0,0145 1,30, 019
Собств. вес прогона.................................................................... кН/м2
0,13 1,1 0,143
Итого: ............................................................................................ 0,14 0,16
собственный вес рамы
кН/м2
0,185 1,1 0,204
Итого: ............................................................................................ 0,325 0,364
Б. Временная
2 снеговая нагрузка, S= 3,2 кН/м2
кН/м2
2,24 1/0,7 3,2
Итого: кН/м2
2,56 3,56
Погонные расчетные нагрузки
 ;
 ;
 ;
Расчетное значение ветровой нагрузки:
 ;
 .
Определение усилий в элементах рамы
Расчёт поперечной рамы производится в программном комплексе “Лира ”, версия 9.0.
Ширину элементов рамы назначим 160 мм, высоту сечения элементов назначаем предварительно:  .
3. КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ РАМЫ
Конструктивный расчет преследует цель определить сечения элементов рамы и конструкцию узлов.
Несущий каркас здания представлен в виде однопролетных симметричных сборных рам с двускатным ригелем. Рамы решены по трехшарнирной схеме с шарнирными опорными и коньковым узлам и жесткими карнизными узлами. Жесткость последних обеспечивается сопряжением ригеля со стойкой и деревянным подкосом, совместно воспринимающими узловой изгибающий момент.
Стойки рам опираются на столбчатые бетонные фундаменты, возвышающиеся над уровнем пола на 20 см. Полная высота стойки hст
= 4,8 м. Уклон кровли i =1:10.
I вариант – подкос на расстоянии 2 м
Расчет стойки
Стойку проектируем клееной из досок толщиной с учетом острожки 22 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Стойка работает как растянуто-изгибаемый элемент.
Расчет растянуто-изгибаемых элементов производится по формуле:
 .
Материал стойки – ель первого сорта.
Наиболее неблагоприятная комбинация усилий в стойке:
Требуема площадь сечения:
 ,
0,8 – учитывает влияние изгибающего момента.
 ,
 , 
Принимаем  (2 слоя толщиной 22 мм с учетом острожки).
Проверяем сечение:
 ,
 , ,  ,
 ,
 ,
 - прочность обеспечена.
Конструктивно примем высоту стойки:  см (6 слоев толщиной 22 мм с учетом острожки).
Расчет подкоса
Подкос проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Подкос работает как центрально сжатый элемент.
Расчет центрально-сжатых элементов на устойчивость производится по формуле:
 ,
расчет по прочности не производим, так как
 .
Материал подкоса – ель второго сорта.
 ,
длина подкоса 5,2 м.
Требуемая площадь сечения:
 ,
 ,
Принимаем  (8 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Расчетная длина подкоса в плоскости (из плоскости) рамы:
Наибольшая гибкость подкоса – из плоскости:
 ,  ,
 ,  ,
Проверяем сечение:
устойчивость подкоса обеспечена.
Окончательно принимаем размеры подкоса:  , 
Расчет ригеля
Ригель проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Ригель работает как сжато-изгибаемый элемент.
Ригель на участке от точки пересечения с подкосом до конькового узла и на участке консольного свеса имеет переменное сечение.
Наибольшие усилия в ригеле возникают в месте примыкания подкоса:
 .
Сечение ригеля ослаблено врезкой на глубину 2 см и болтом диаметром 16 мм, скрепляющим накладки подкоса со стойкой.
Расчет сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:
 .
Материал ригеля – ель второго сорта.
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом в плоскости рамы:
 .
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом из плоскости рамы:
 .
Требуемый момент сопротивления:
 ,
Требуемая высота сечения:
 ,
Примем высоту сечения 83,2 см (26 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Fрасч
– площадь сечения с учетом ослаблений:
Fрасч
= F – Fосл
= 18,5∙83,2 – 18,5∙(1,6+2) =1472,6 см2
;
Wрасч
– момент сопротивления с учетом ослабления врезкой:
 ,
 , 
II вариант – подкос на расстоянии 3 м
Расчет ригеля
Ригель проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Ригель работает как сжато-изгибаемый элемент.
Ригель на участке от точки пересечения с подкосом до конькового узла и на участке консольного свеса имеет переменное сечение.
Наибольшие усилия в ригеле возникают в месте примыкания подкоса:
 .
Сечение ригеля ослаблено врезкой на глубину 2 см и болтом диаметром 16 мм, скрепляющим накладки подкоса со стойкой.
Расчет сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:
.
Материал ригеля – ель второго сорта.
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом в плоскости рамы:
 .
Расчетная длина ригеля между коньком и подкосом из плоскости рамы:
 .
Требуемый момент сопротивления:
 ,
Требуемая высота сечения:
 ,
Примем высоту сечения 73,6 см (23 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Fрасч
– площадь сечения с учетом ослаблений:
Fрасч
= F – Fосл
= 18,5∙73,6 – 18,5∙(1,6+2) =1295 см2
;
Wрасч
– момент сопротивления с учетом ослабления врезкой:
 ,
 , 
Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяется по формуле (29) [1]:
где ξ – коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле (30) [1]:
 ,
здесь Fбр
– площадь сечения брутто, Fбр
= 18,5∙73,6 = 1361,6 см2
.
 ;
 ;
 ,
прочность ригеля в точке примыкания подкоса обеспечена.
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле:
Ригель раскреплен из плоскости. Расчетная длина из плоскости равна
 .
 ,
 ,
 ;
 ,
 ;  ,
 ,  ,
 ,
 ,
устойчивость ригеля из плоскости обеспечена.
Расчет стойки
Стойка проектируется клееной из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом.
Стойка работает как сжато-изгибаемый элемент.
Наибольшие усилия в стойке:
 .
Расчет сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:
.
Материал стойки – ель второго сорта.
Расчетная длина стойки:
 .
Требуемый момент сопротивления:
 ,
Требуемая высота сечения:
 ,
Конструктивно примем высоту стойки: (6 слоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Fрасч
= Fбр
= 18,5∙19,2 – 18,5∙(1,6+2) =355,2 см2
;
Wрасч
– момент сопротивления с учетом ослабления врезкой:
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов следует производить по формуле:
Стойка без раскреплений растянутой кромки.
 ;  ,
 ,  ,
 ,
 ,
устойчивость стойки из плоскости обеспечена.
Расчет подкоса
Подкос проектируем клееным из досок толщиной с учетом острожки 32 мм, ширина сечения 185 мм (с учетом боковой обработки поверхности). Высота сечения определяется расчетом. Подкос работает как центрально сжатый элемент.
Расчет центрально-сжатых элементов на устойчивость производится по формуле:
расчет по прочности не производим, так как
 .
Материал подкоса – ель второго сорта.
 ,
длина подкоса 5,7 м.
Требуема площадь сечения:
 ,
 ,
Принимаем  (7лоев толщиной 32 мм с учетом острожки).
Расчетная длина подкоса в плоскости (из плоскости) рамы:
Наибольшая гибкость подкоса – из плоскости:
 ,  ,
 ,
 ,
 
Проверяем сечение
устойчивость подкоса обеспечена.
Окончательно принимаем размеры подкоса
 ,  .
 ,
 , 
Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяется по формуле (29) [1]:
где ξ – коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле (30) [1]:
 ,
здесь Fбр
– площадь сечения брутто,
 ;
 ;
 ,
прочность стойки обеспечена.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия».-М.:1986.
2. СНиП II.25-80. «Деревянные конструкции. Нормы проектирования».-М.: 1982.
3. Пособие по проектированию деревянных конструкций. (к СНиП II-25-80). - М.: Стройиздат, 1986.
4. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции: М., 1990. – 96 с.
5. А.В. Калугин Деревянные конструкции. Конспект лекций ПГТУ 2001.
6. И.М. Гринь “Строительные конструкций из дерева и пластмасс”. М., Стройиздат 1979.
7. В.Е. Шишкин “Примеры расчёта конструкций из дерева и пластмасс”. М., Стройиздат 1974.
8. Справочник проектировщика: «Металлические конструкции». АСВ, 1998.
|
