Компоновка конструктивной схемы здания

Компоновка конструктивной схемы здания

Исходные данные

Район строительства ‑ г. Кызыл

Пролет здания ‑12 м;

Длина здания ‑24 м;

Вариант фермы ‑ тип 1;

Утеплитель – тип 2 (по верхнему поясу);

Высота здания ‑ 8 м.

рис 1. Схема здания

 

Расчет настила

Выбор расчетной схемы.

Настил балочного типа опирается шарнирно (передает только опорные реакции)

 

Рис. 2 – Расчетная схема настила при первом и втором сочетании нагрузок

Сбор нагрузок

На настил действуют несколько видов нагрузки:

- постоянная нагрузка –собственный вес настила, вес конструкции покрытия

- временно кратковременная нагрузка – снеговая нагрузка, вес монтажника

Таблица 2.1 - Постоянные нагрузки на покрытие

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м^2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м^2
1.	Металлический профилированный настил	0,471	1,05	0,495
2.	Защитный сплошной настил	0,128	1,1	0,141
3.	Рабочий настил	0,240	1,1	0,264

– расчетная равномерно распределенная нагрузка на настил.

 

Временные нагрузки:

· Снеговая нагрузка

, где

=0,95 коэффициент надежности по назначению;

– расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности табл. 4 /3/ (район строительства г. Кызыл, II снеговой район);

– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп 5.3-5.6 /3/

– полное расчетное значение снеговой нагрузки

– нормативное значение снеговой нагрузки, согласно п. 5.7 /3/

· Нагрузка от веса монтажника

– нормативное значение монтажной нагрузки

– расчетное значение монтажной нагрузки

Статический расчет

Производим расчет по правилам строительной механики от каждой нагрузки в отдельности, в результате необходимо получить максимальный изгибающий момент. Расчетная схема настила представляет собой многопролетную неразрезную балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой (постоянной и временной).

1) Первое сочетание нагрузок

Включает в себя равномерно распределенную постоянную нагрузку от собственного веса и временную нагрузку от веса снега.

- постоянная нагрузка в плоскости х-х

- снеговая нагрузка в плоскости х-х

 

2) Второе сочетание нагрузок

Включает в себя равномерно распределенную постоянную нагрузку от собственного веса и сосредоточенную монтажную нагрузку, учитывающую вес человека с инструментом.

Рис. 3 – Эпюры моментов и поперечных сил настила при первом и втором сочетании нагрузок

Выбор сечения настила

Балка настила загружена статической нагрузкой, имеет сплошное сечение, тогда требуемый момент сопротивления определяем из условия прочности:

,(для 4 досок) где R_и = 8,5 (3 сорт) МПа табл. 3 [1]

Принимаем по сортаменту пиломатериалов для деревянных конструкций доски 150×25

Геометрические характеристики сечения

h = 25 мм

b = 150 мм

Для древесины ребер модуль упругости Е_др = 10000 МПа.

Рис. 4 – Сечение рабочего настила

 

Проверка настила по первой группе предельных состояний

Прочность по нормальным напряжениям:

σ _х = 3,85 МПа < R_и = 8,5 МПа;

Вывод: прочность по нормальным напряжениям обеспечена.

2.6. Проверка прочности настила от действия монтажных нагрузок (веса монтажника)

 

Монтажная нагрузка действует на две доски:

Прочность по нормальным напряжениям, с учетом того, что нагрузка действует на две доски:

–прочность по нормальным напряжениям от монтажной нагрузки обеспечена.

Проверка настила по второй группе предельных состояний

 

Жесткость настила обеспечивается если выполняется условие:

– предельный прогиб для настила.

– условие жесткости настила выполняется.

 

 

Расчет прогона

Принимаем неразрезные сплоченные прогоны на гвоздях состоящих из двух рядов досок на ребро соединяемых на гвоздях через 50см. Каждый ряд досок выполняются по принципу консольно-балочный прогон. Стык выполняется в прогоне, осуществляется в разбежку.

Выбор расчетной схемы

Рис. 5 – Расчетная схема прогона

 

Сбор нагрузок

На прогон действуют несколько видов нагрузки:

- постоянная нагрузка –собственный вес прогона, вес конструкции покрытия

- временно кратковременная нагрузка – снеговая нагрузка

Таблица 3.1 – Сбор нагрузок

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м^2,	Коэф. надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м^2,
	Металлический профилированный настил	0,471	1,05	0,495
	Защитный сплошной настил	0,128	1,1	0,141
	Рабочий настил	0,240	1,1	0,264
	Собственный вес прогона	0,16	1,1	0,176
	Утеплитель (минераловатные плиты) δ = 0,2м; γ = 125 кг/м³	0,250	1,2	0,300
	Пароизоляция (3 слоя рубероида) δ = 0,002м; γ = 600 кг/м³	0,036	1,3	0,047
	Дощатый настил δ = 0,016м; γ = 800 кг/м³	0.128	1,1	0,141

– расчетная равномерно распределенная нагрузка на прогон.

– нормативная равномерно распределенная нагрузка на прогон.

· Снеговая нагрузка

, где

=0,95 коэффициент надежности по назначению;

– расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности табл. 4 /3/ (район строительства г. Кызыл, II снеговой район);

– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп 5.3-5.6 /3/

– полное расчетное значение снеговой нагрузки

Статический расчет

Прогоны рассчитываются на изгиб только от действия нормальных к скату покрытия равномерно распределенных нагрузок. Скатные составляющие должны восприниматься настилом.

Рис. 5 - Эпюра моментов прогона

 

Максимальный изгибающий момент на средней опоре находится по формуле:

Подбор сечения прогона

- для древесины 2 сорта.

Принимаем по сортаменту пиломатериалов для деревянных конструкций 2 доски 50×200;

W_x = 667 см³ > W_тр = 586,15 см³;

Геометрические характеристики сечения

h = 200 мм W_x = 667 см³

b = 100 мм I_x = 6667 см⁴

Расчет стропильной фермы

Выбор расчетной схемы

Ферма балочного типа опирается шарнирно (передает только опорные реакции)

Рис. 7 – Расчетная схема фермы

На стропильную ферму действуют несколько видов нагрузки:

- постоянная нагрузка – собственный вес фермы, вес конструкции покрытия, опорные моменты от жесткости узлов и т.д.

- временно кратковременная нагрузка – снеговая нагрузка, ветровая

Таблица 4.1 – Сбор нагрузок

№ п/п	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка , кН/м²	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка , кН/м
1.	Металлический профилированный настил	0,471	1,05	0,495
2.	Защитный сплошной настил	0,128	1,1	0,141
3.	Рабочий настил	0,240	1,1	0,264
4.	Собственный вес прогона	0,160	1,1	0,176
	Утеплитель (минераловатные плиты) δ = 0,2м; γ = 125 кг/м³	0,250	1,2	0,300
	Пароизоляция (3 слоя рубероида) δ = 0,002м; γ = 600 кг/м³	0,036	1,3	0,047
	Дощатый настил δ = 0,016м; γ = 800 кг/м³	0.128	1,1	0,141
	Собственный вес фермы	0.112	1.1	0.123
	Всего:

Снеговая нагрузка

, где

=0,95 коэффициент надежности по назначению;

– расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности табл. 4 /3/ (район строительства г. Кызыл, II снеговой район);

– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп 5.3-5.6 /3/

– полное расчетное значение снеговой нагрузки

– нормативное значение снеговой нагрузки, согласно п. 5.7 /3/

Нагрузка от собственного веса фермы определена по следующей формуле:

где коэффициент собственного веса (для предварительных расчетов)

Расчетная равномерно распределенная нагрузка на ферму:

Статический расчет

Рис. 8 – Диаграмма внутренних усилий в ферме

По диаграмме определяем значения усилий в стержнях раскосов и верхнего пояса, результаты заносим в таблицу.

Таблица 4.2 – Значения усилий

№ стр	Р = 1
Р = Рп, кН	Р = Рs, кН	Расчетные усилия, кН
		9.62	6.84	Сжатие (-)	Растяжение (+)
Раскосы
1-2	-0.901	-8.67	-6.16	-14.83
2-3	0.901	8.67	6.16		14.83
3-4	0.901	8.67	6.16		14.83
4-5	-0.901	-8.67	-6.16	-14.83
Верхний пояс
а-1	-3.354	-32.27	-22.94	-55.21
б-2	-2.795	-26.89	-19.12	-46.01
в-4	-2.795	-26.89	-19.12	-46.01
г-5	-3.354	-32.27	-22.94	-55.21
Нижний пояс
е-1		28.86	20.52		49.38
е-3		19.24	13.68		32.92
е-5		28.86	20.52		49.38

 

 

Опорный узел

Рис. 9 – Опорный узел фермы

Определение площади опорной плиты

Ферма опирается на кирпичную стену. Принимаем марку кирпича М 250,

марку раствора М_р 150

Требуемую площадь плиты определяем из условия смятия каменной кладки:

N_c - продольная сжимающая сила от местной нагрузки;

R_c - расчетное сопротивление кладки на смятие, определяемое согласно указаниям п. 4.14[6];

A_c - площадь смятия, на которую передается нагрузка;

d = 1; y - коэффициент полноты эпюры давления от местной нагрузки.

При равномерном распределении давления y = 1

Rс = x ×R;

R = 3,3 мПа – расчётное сопротивление каменной кладки сжатию, табл. 2[6];

x=1-коэффициент, зависящий от материала кладки и места приложения нагрузки, определяется по табл. 21[6]

Расчетные опорные реакции:

Принимаем плиту 20*50 см.

tpl=30мм Аpl=1000см²> 290,7 см²

Коньковый узел

Коньковый узел решаем с помощью симметричного вкладыша треугольной формы. Наклон боковых сторон вкладыша обеспечивает продольный лобовой упор торцов обеих панелей верхнего пояса фермы. Парные деревянные накладки крепятся конструктивно болтами диаметром 12 мм.

 

 

Список литературы

1. СНиП II – 25 – 80. Деревянные конструкции. Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 36 с.

2. СНиП II – 23 – 81. Стальные конструкции. Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 96 с.

3. СНиП 2.01.07 – 85. Нагрузки и воздействия. Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. – 36 с.

4. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно – теоретический. В 2-х т. Т.1 /Под ред. А.А.Уманского. – 2-е изд., перераб. и доп. – М: Стройиздат, 1972. –600с

5. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80) ЦНИИСК им. Кучеренко. - М.: Стройиздат, 1986

6. СНиП II-22– 81. Каменные и армокаменные конструкции. Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1995.

7. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции/Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. – 79 с.

 

Компоновка конструктивной схемы здания

Исходные данные

Район строительства ‑ г. Кызыл

Пролет здания ‑12 м;

Длина здания ‑24 м;

Вариант фермы ‑ тип 1;

Утеплитель – тип 2 (по верхнему поясу);

Высота здания ‑ 8 м.

рис 1. Схема здания

 

Расчет настила

Выбор расчетной схемы.

Настил балочного типа опирается шарнирно (передает только опорные реакции)

 

Рис. 2 – Расчетная схема настила при первом и втором сочетании нагрузок

Сбор нагрузок

На настил действуют несколько видов нагрузки:

- постоянная нагрузка –собственный вес настила, вес конструкции покрытия

- временно кратковременная нагрузка – снеговая нагрузка, вес монтажника

Таблица 2.1 - Постоянные нагрузки на покрытие

№	Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м^2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка, кН/м^2
1.	Металлический профилированный настил	0,471	1,05	0,495
2.	Защитный сплошной настил	0,128	1,1	0,141
3.	Рабочий настил	0,240	1,1	0,264

– расчетная равномерно распределенная нагрузка на настил.

 

Временные нагрузки:

· Снеговая нагрузка

, где

=0,95 коэффициент надежности по назначению;

– расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности табл. 4 /3/ (район строительства г. Кызыл, II снеговой район);

– коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп 5.3-5.6 /3/

– полное расчетное значение снеговой нагрузки

– нормативное значение снеговой нагрузки, согласно п. 5.7 /3/

· Нагрузка от веса монтажника

– нормативное значение монтажной нагрузки

– расчетное значение монтажной нагрузки

Статический расчет

Производим расчет по правилам строительной механики от каждой нагрузки в отдельности, в результате необходимо получить максимальный изгибающий момент. Расчетная схема настила представляет собой многопролетную неразрезную балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой (постоянной и временной).

1) Первое сочетание нагрузок

Включает в себя равномерно распределенную постоянную нагрузку от собственного веса и временную нагрузку от веса снега.

- постоянная нагрузка в плоскости х-х

- снеговая нагрузка в плоскости х-х

 

2) Второе сочетание нагрузок

Включает в себя равномерно распределенную постоянную нагрузку от собственного веса и сосредоточенную монтажную нагрузку, учитывающую вес человека с инструментом.

Рис. 3 – Эпюры моментов и поперечных сил настила при первом и втором сочетании нагрузок

Выбор сечения настила

Балка настила загружена статической нагрузкой, имеет сплошное сечение, тогда требуемый момент сопротивления определяем из условия прочности:

,(для 4 досок) где R_и = 8,5 (3 сорт) МПа табл. 3 [1]

Принимаем по сортаменту пиломатериалов для деревянных конструкций доски 150×25

Геометрические характеристики сечения

h = 25 мм

b = 150 мм

Для древесины ребер модуль упругости Е_др = 10000 МПа.

Рис. 4 – Сечение рабочего настила