СОДЕРЖАНИЕ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.. 4
2. РАСЧЕТ ОБРЕШЕТКИ.. 5
2.1 Исходные данные. 5
2.2 Сбор нагрузок на обрешетку. 6
2.2.1 Подсчет снеговой нагрузки. 6
2.3 Расчёт обрешётки. 7
2.3.1 Сочетание нагрузок. 7
2.3.2 Расчет по I группе предельных состояний. 8
2.3.3 Расчет по II группе предельных состояний. 9
3. РАСЧЁТ ЦЕЛЬНОДЕРЕВЯННОЙ БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЯ.. 11
3.1 Исходные данные. 11
3.2 Сбор нагрузок. 11
3.3 Расчёт перекрытия. 13
3.3.1 Расчет балки по I группе предельных состояний. 13
3.3.2 Расчет балки по II группе предельных состояний. 15
3.3.3 Расчет балки на зыбкость. 15
3.3.4 Расчет балки на сосредоточенную силу. 16
4. РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ... 17
4.1 Исходные данные. 17
4.2 Геометрические размеры элементов стропильной системы.. 17
4.3 Сбор нагрузок. 18
4.4 Расчет стропильной ноги по I группе предельных состояний. 19
4.5 Расчет стропильной ноги по II группе предельных состояний. 22
4.6 Расчет подкоса и затяжки. 22
5. РАСЧЕТ ЦЕЛЬНОДЕРЕВЯННОЙ СТОЙКИ.. 26
5.1 Исходные данные. 26
5.2 Сбор нагрузок. 26
5.3 Расчёт стойки. 30
5.3.1 Определение размеров. 30
5.3.2 Расчёт по I группе предельных состояний. 31
6. ТРЕБОВАНИЯ К ТРАНСПОРТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.. 32
7. ТРЕБОВАНИЕ К ХРАНЕНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.. 33
8. УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ И МОНТАЖУ.. 35
9. ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ.. 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 41
СОДЕРЖАНИЕ
1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 4
2. РАСЧЕТ ОБРЕШЕТКИ 5
2.1 Исходные данные 5
2.2 Сбор нагрузок на обрешетку 6
2.2.1 Подсчет снеговой нагрузки 6
2.3 Расчёт обрешётки 7
2.3.1 Сочетание нагрузок 7
2.3.2 Расчет по I группе предельных состояний 8
2.3.3 Расчет по II группе предельных состояний 9
3. РАСЧЁТ ЦЕЛЬНОДЕРЕВЯННОЙ БАЛКИ ПЕРЕКРЫТИЯ 11
3.1 Исходные данные 11
3.2 Сбор нагрузок 11
3.3 Расчёт перекрытия 13
3.3.1 Расчет балки по I группе предельных состояний 13
3.3.2 Расчет балки по II группе предельных состояний 15
3.3.3 Расчет балки на зыбкость 15
3.3.4 Расчет балки на сосредоточенную силу 16
4. РАСЧЕТ СТРОПИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 17
4.1 Исходные данные 17
4.2 Геометрические размеры элементов стропильной системы 17
4.3 Сбор нагрузок 18
4.4 Расчет стропильной ноги по I группе предельных состояний 19
4.5 Расчет стропильной ноги по II группе предельных состояний 22
4.6 Расчет подкоса и затяжки 22
5. РАСЧЕТ ЦЕЛЬНОДЕРЕВЯННОЙ СТОЙКИ 26
5.1 Исходные данные 26
5.2 Сбор нагрузок 26
5.3 Расчёт стойки 30
5.3.1 Определение размеров 30
5.3.2 Расчёт по I группе предельных состояний 31
6. ТРЕБОВАНИЯ К ТРАНСПОРТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 32
7. ТРЕБОВАНИЕ К ХРАНЕНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 33
8. УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ И МОНТАЖУ 35
9. ЗАЩИТА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 41
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Цель курсовой работы: разработка технического проекта здания (жилое двухэтажное без подвала) с расчетом основных несущих и ограждающих конструкций. Район строительства – Республика Карелия (Кемь).
Пролет здания – 10,5 м, длина здания – 30 м;
Угол наклона верхнего пояса фермы: α=30°;
Фундаменты – бетонные;
Полы – железобетонная плита;
Температурно-влажностный режим – отапливаемое здание;
Стены – каркасные;
Кровля – битумная черепица.
РАСЧЕТ ОБРЕШЕТКИ
2.1 Исходные данные
Угол наклона верхнего пояса фермы α=30°
Шаг ферм покрытия принят равным 1 м.
Покрытие – битумная черепица.
Расстояние между брусками обрешетки a=0,5 м
На рисунке 1 изображена расчетная схема обрешетки.
Рисунок 2.1 - Схема для расчета обрешетки и поперечное сечение кровли
2.2 Сбор нагрузок на обрешетку
Таблица 2.1 – Постоянные нагрузки, кН/м^2 , на обрешетку
Вид нагрузки и ее подсчет Нормативная нагрузка Коэффициент надежности по нагрузке
γ_f Расчетная нагрузка
Битумная черепица Shinglas-ultra 0,08 1,2 0,096
Фанера ФСФ h=12 мм
ρ=700 кг/м^2 ,
0,012∙700=8,4 0,084 1,1 0,0924
Обрешетка 125х32 c шагом
a = 0,5 м
0,125∙0,032∙2∙500 = 4 0,04 1,1 0,044
Итого постоянная: g_н=0,204 g=0,2324
Снеговая нагрузка: 2,165 1,4 3,031
Итого полная: q_н=2,369 q=3,2634
2.2.1 Подсчет снеговой нагрузки
Рисунок 2.2 – Схема снеговой нагрузки
Расчетное значение веса снегового покрова 1 м² горизонтальной поверхности по таблице 10.1 СП 20.13330.2016 “Нагрузки и воздействия” для города Кемь (IV снеговой район) составляет S_g=2000 Н⁄м^2 .
Нормативная нагрузка:
S_0^'=c_e∙c_t∙μ∙S_g 〖∙cos〗α=1∙1∙1,25∙2000∙0,866=2165 Н/м^2 ,
где: c_e=1 – коэффициент сноса снега;
c_t=1 – термический коэффициент;
μ=1,25 - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.
S_0=0,5∙2165=1082,5 Н/м^ ,
Расчетное значение веса снегового покрова:
S=1,4∙S_н=1,4∙1082,5=1515,5 Н/м^ .
Расчетное значение веса покрытия:
q=0,5∙g=0,5∙232,4=116,2 Н/м^ .
2.3 Расчёт обрешётки
2.3.1 Сочетание нагрузок
Первое сочетание нагрузок:
Рисунок 2.3 – Схема нагрузок и эпюра изгибающих моментов по 1-му сочетанию
Расчетная схема: двухпролетная неразрезная балка.
Изгибающий момент М´ на промежуточной опоре:
M^'=(q∙l^2)/8=((116,2+1515,5)∙1^2)/8=203,96 Н∙м.
Второе сочетание нагрузок:
Рисунок 2.4 – Схема нагрузок и эпюра изгибающих моментов по 2-му сочетанию
Изгибающий момент M^'':
M^''=0,07∙q∙l^2+0,207∙F∙l=0,07∙116,2∙1^2+0,207∙1200∙1=256,53 Н∙м,
где: F=1200 Н – расчетная сосредоточенная сила.
M^''=256,53 Н∙м > M^'=203,96 Н∙м,
Значит, M_max=M^''=256,53 Н∙м, принимаем как расчётный.
2.3.2 Расчет по I группе предельных состояний
Рисунок 2.5- Схема обрешетки
Сечение доски обрешетки: bxh=32мм х 125мм.
Моменты сопротивления доски обрешетки:
W_x=(b∙h^2)/6=(125∙〖32〗^2)/6=21333,33 〖мм〗^3,
где: W_x– момент сопротивления относительно оси х;
W_y=(h∙b^2)/6=(32∙〖125〗^2)/6=83333,34 〖мм〗^3,
где: W_y– момент сопротивления относительно оси у.
Моменты инерции доски обрешетки:
I_x=(b∙h^3)/12=(125∙〖32〗^3)/12=341333,344 〖мм〗^4,
где: I_x– момент инерции относительно оси х;
I_y=(h∙b^3)/12=(32∙〖125〗^3)/12=5208333,5 〖мм〗^4,
где: I_y– момент инерции относительно оси у.
Изгибающие моменты:
M_x=M^''∙cosα=M^'∙cos〖30°〗=256,53 ∙0,866=222,15 Н∙м,
M_y=M^''∙sinα=M^'∙sin〖30°〗=256,53 ∙0,5=128,27 Н∙м,
где: M_x– момент относительно оси х,
M_y– момент сопротивления относительно оси у.
Проверка:
σ=M_x/W_x +M_y/W_y =222150/21333,33+128270/83333,34=11,95 МПа
R=m_дл∙R_A∙П_mi=19,5∙0,8∙1∙1∙1=15,6 МПа
где: R – расчётное сопротивление древесины изгибу согласно СП 64.13330.2016.;
R_A – расчётное сопротивление древесины из таблицы 3 СП64
m_дл – коэффициент длительной прочности из таблицы 4 СП64
П_mi – прочие коэффициенты СП64
σ=11,95 МПа120
Добавляем для обеспечения гибкости подкоса горизонтальные связи, устанавливаемые в середине подкоса, сечением 50х125 мм.
λ=(l_n/2)/(0,289∙b)=(279,4/2)/(0,289∙5)=96,68<λ_u=120
φ=1-0,8*〖19,34〗^2/〖100〗^2 =0,97.
Вывод: принимаем сечение подкоса из 2-х досок 50 х 100 из древесины 2-го сорта, которое полностью удовлетворяет условию прочности. Связь сечением 50х125.
Крепление к стропилам подкоса осуществляем гвоздями мм.
Определение несущей способности гвоздя подкоса:
Tu’=3,1*d2+0,012*a2=3,1*0,52+0,012*52=0,78+0,3=1,08 кН
Tгв=1,08*2=2,16 кН
Количество гвоздей:
n_гв=N/T_гв =11,93/2,16=5,52 шт
Принимаем 6 гвоздей 5,0×150 мм.
Полная несущая способность соединения:
6•T_гв=6•2,16=12,96 кН>N=11,93 кН-прочность обеспечена.
- Горизонтальная составляющая усилия создает распор стропильной системе, который погашается затяжкой.
H=N_B∙cosα=9,74∙0,866=8,43кН
Принимаем сечение затяжки см, см2.
σ=H/(ф∙A)=8,43/(0,94∙50)=0,179 кН/см2<〖 R〗_с=1,95*0,66=1,29 кН/〖см〗^2 – условие выполняется,
.
Вывод: принимаем сечение затяжки из 2-х досок 50 х 100 из древесины 2-го сорта, которое полностью удовлетворяет условию прочности.
Крепление к стропилам затяжки осуществляем гвоздями мм.
Определение несущей способности гвоздя затяжки:
Tu’=3,1*d2+0,012*a2=3,1*0,42+0,012*52=0,5+0,3=0,8 кН
Tгв=0,8*2=1,6 кН
Количество гвоздей:
n_гв=Н/T_гв =8,43/1,6=5,27 шт
Для симметрии в соединении принимаем 6 гвоздей 4,0×100 мм.
Полная несущая способность соединения:
6•T_гв=6•1,6=9,6 кН>N=8,43 кН-прочность обеспечена.
В связи с особенностью соединения для обеспечения надежности в период увеличения временной нагрузки (от снега), необходимо установить болт.
Рисунок 4.4–Крепление затяжки
Проверка на расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины 15d проходит. Принимаем рассчитанные выше конструктивные решения.
Рисунок 4.5–Крепление подкоса
Проверка на расстояние между осями гвоздей вдоль волокон древесины 15d у стропила проходит, а у подкоса нет. Поэтому принимаем сечение подкоса из 2-х досок 50 х 150 из древесины 2-го сорта, которое полностью удовлетворяет условию соблюдения расстояния между осями гвоздей вдоль волокон 15d.
РАСЧЕТ ЦЕЛЬНОДЕРЕВЯННОЙ СТОЙКИ
5.1 Исходные данные
Высота стойки h=3000 мм.
Шаг стоек a=600 мм.
Материал стойки – сосна 2-го сорта.
Согласно таблице 3 СП 64.13330.2017
«Деревянные конструкции» расчётное сопротивление
на сжатие R_с=19,5 МПа.
Закрепление концов шарнирное.
Рисунок 5.1- Расчетная схема стойки
5.2 Сбор нагрузок
Рассмотрим две конструкции наружной стены, исходя из конструктивных особенностей здания, было принято решение принять тип стены №2 (справа).
Рисунок 5.2- Конструкция наружной стены
Таблица 5.1 – Постоянные нагрузки, кН/м^2 , на обрешетку
Вид нагрузки и ее подсчет Нормативная нагрузка Коэффициент надежности по нагрузке
γ_f Расчетная нагрузка
Битумная черепица Shinglas-ultra 0,08 1,2 0,096
Фанера ФСФ h=12 мм
ρ=700 кг/м^2 ,
0,012∙700=8,4 0,084 1,1 0,0924
Обрешетка 125х32 c шагом
a = 0,5 м
0,125∙0,032∙2∙500 = 4 0,04 1,1 0,044
Итого постоянная: g_н=0,204 g=0,2324
С учетом угла наклона
0,204/cos =0,236
0,2324/cos =0,268 g_н=0,236 g=0,268
Снеговая нагрузка: 2,165 1,4 3,031
Итого полная: q_н=2,401 q=3,299
Таблица 5.2 – Нагрузка на стойку от стропил (в кН/м2)
Наименование элемента и подсчёт нагрузки Нормативная нагрузка Коэффициент надежности по нагрузке, γ_f Расчётная нагрузка
Стропила (сечение 5 x 20 см)
2*((b•h•ρ))/(1∙cos )=2*((0,05∙0,2∙5))/(1∙0,866)=0,1155 0,1155 1,1 0,1271
Супердиффузионная мембрана ISOROC FOIL-HI
0,1/0,866=0,12 0,12 1,2 0,14
Контррейка (сечением 5×4 см)
2*((b∙h∙ρ))/(1∙0,866)=2*((0,05∙0,04∙5))/(1∙0,866)=0,0231 0,0231 1,1 0,0254
Итого постоянная нагрузка: 0,2586 – 0,2925
Таблица 5.3 – Нагрузки на балку чердачного перекрытия (в кН/м2)
Наименование элемента и подсчёт нагрузки Нормативная нагрузка Коэффициент надежности по нагрузке, γ_f Расчётная нагрузка
Постоянная нагрузка
Утеплитель PAROC (толщина 200 мм)
h•ρ=0,2•0,3=0,06 0,06 1,2 0,072
Щит наката
h•ρ=0,032•5=0,16 0,16 1,1 0,176
Лаги (две, шаг 500 мм)
2∙(l∙b∙h∙ρ)=2∙(1м∙0,05м∙0,1м∙500 кг/м3)=5 0,05 1,1 0,055
Черепные бруски
4∙(l∙b∙h∙ρ)=4∙(1м∙0,04м∙0,04м∙500 кг/м3)=3,2 0,032 1,1 0,035
Вагонка
h•ρ=0,025•5=0,125 0,125 1,1 0,138
Балки (сечение 100x200 мм)
2∙(l∙b∙h∙ρ)=2∙(0,2м∙0,1м∙500 кг/м3)=20 0,2 1,1 0,22
Доски пола
l•b•h•ρ=1м•1м•0,032м•500 кг/м3=16 0,16 1,1 0,176
Итого постоянная нагрузка: q_н=0,787 q=0,872
Временная нагрузка
Временная нагрузка согласно табл. 8.3 СП 20.13330.2016 0,7 1,3 0,91
Всего полная нагрузка: q_н=1,487 q =1,782
Всего полная нагрузка с учётом γ_n=1 1,487 1,782
Таблица 5.4 – Нагрузки на балку перекрытия (в кН/м2)
Наименование элемента и подсчёт нагрузки Нормативная нагрузка Коэффициент надежности по нагрузке, γ_f Расчётная нагрузка
Постоянная нагрузка
Доски пола
l•b•h•ρ=1м•1м•0,032м•500 кг/м3=16 0,16 1,1 0,176
Лаги (две, шаг 500 мм)
2∙(l∙b∙h∙ρ)=2∙(1м∙0,05м∙0,1м∙500 кг/м3)=5 0,05 1,1 0,055
Звукоизоляция PAROC (толщина 50 мм)
l•b•h•ρ=1м•1м•0,05м•30 кг/м3=1,5 0,015 1,2 0,018
Балки (сечение 100x200 мм)
2∙(l∙b∙h∙ρ)=2∙(0,2м∙0,1м∙500 кг/м3)=20 0,2 1,1 0,22
Итого постоянная нагрузка 0,425 0,469
Временная нагрузка
Временная нагрузка согласно табл. 8.3 СП 20.13330.2016 2 1,2 2,4
Всего полная нагрузка 2,425 2,869
Всего полная нагрузка с учётом γ_n=1 2,425 2,869
Рисунок. 5.3- Стойки каркасной стены
Таблица 5.5 – Нагрузка от веса элементов каркасной стены (в кН/м2)
Вид нагрузки и ее расчет Нормативная нагрузка,
кН Коэффициент надежности по нагрузке,
γ_f Расчётная нагрузка,
кН
Постоянная нагрузка от веса элементов каркасной стены
Декоративная штукатурка (9мм)
ρ =1,5кг/м2
t•ρ=0,009∙0,015=0,00014 0,00014 1,3 0,00018
Ветрозащитная плита ISOPLAAT (25 мм)
ρ=230 кг⁄м^3
t•ρ=2,3 кН∙0,025=0,058 0,058 1,2 0,0696
Пароизоляционная пленка
( 0,25мм)
t•ρ=0,00025∙1,1=0,0028 0,0028 1,2 0,0034
Плита минераловатная PAROC Extra
(150 мм) ρ=34 кг⁄м^3
t•ρ=0,34 кН∙0,15=0,051 0,051 1,2 0,0612
Плита OSB (9 мм)
ρ=700 кг⁄м^3
t•ρ=7∙0,009=0,063 0,063 1,2 0,076
ГКЛ Кнауф (25 мм) 0,19 1,2 0,228
Итого: g_н=0,365 g=0,44
Всего полная нагрузка на стойку
без учета собственного веса, 6,94 ∑▒Q=8,68
Таблица 5.6 – Нагрузка от веса стоек, обвязки и обрешетки (в кН)
Наименование элемента и подсчёт нагрузки Нормативная нагрузка Коэффициент надежности по нагрузке, γ_f Расчётная нагрузка
Обрешетка 40х50, шаг 500 мм,
ρ=500 кг⁄м^3 ,
n•b•h•a•ρ=12•0,04∙0,05∙0,6∙5=0,072
0,072 1,1 0,079
Собственный вес стоек (ориентировочное сечение 50×150 мм)
2∙b•h•l•ρ=2∙0,05•0,15•3,0•5=0,225 0,225 1,1 0,248
Обвязка 150х50 мм
n•b•h•a•ρ=6•0,05•0,15•0,6•5=0,135 0,135 1,1 0,149
Итого: 0,432 g_0=0,476
Общая расчетная нагрузка на стойку:
N=∑▒〖Q∙0,6∙6,0+g_0=〗 8,68∙0,60∙6+0,476=31,72 кН
5.3 Расчёт стойки
5.3.1 Определение размеров
Расчетная длина:
Устанавливаем в продольной плоскости стены подкосы и ригели:
l_0=µ_0∙l=1∙1,5=1,5 м,
где: µ_0=1 – коэффициент» для шарнирно-закрепленных концов стойки;
Задаемся гибкостью λ=80 (предельная гибкость для колонн согласно табл. 16 СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» λ_u=120).
Коэффициент продольного изгиба при λ>70:
Минимальный требуемый радиус инерции сечения стойки:
r_mp=l_0/λ=150/80=1,88 см
Требуемая площадь поперечного сечения:
A_mp=N/(ф∙R_c )=(31720 )/(0,46875∙19,5)=3470〖мм〗^2=34,70 〖см〗^2
Требуемая высота сечения стойки:
h_mp=r_mp/0,289=1,88/0,289=6,51 см,
Принимаем высоту сечения стойки см мм.
Требуемая ширина сечения стойки:
b_mp=A_mp/h=34,70/15=2,3 см
Принимаем ширину стойки см мм,
Фактическая площадь поперечного сечения:
см2
5.3.2 Расчёт по I группе предельных состояний
Гибкость стойки принятого сечения:
λ=l_0/(0,289*b)=150/(0,289*5)=103,81 〖<λ〗_u=120.
Коэффициент продольного изгиба:
φ=3000/λ^2 =3000/〖103,81〗^2 =0,28.
Напряжения от силы N, возникающие в стойке каркаса:
σ=N/(ф∙A)=31720/(0,28∙7500)=15,1МПа
RUB
UAH
USD