Содержание
1. Исходные данные
2. Сбор нагрузок
2.1 Снеговая нагрузка
2.2 Собственный вес
2.3 Вес профилированного настила
2.4 Итого нагрузка от снега и настила
3. Расчет несущей способности вклеенных стержней
3.1 Стержень, расположенный поперек волокон
3.2 Стержень, расположенный под углом к волокнам
4. Расчет балки с использованием ПК SCAD
5. Расчет различных участков балки
5.1 Расчет опоры № 1
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
5.2 Расчет опоры № 2
5.3 Расчет выгнутого межопорного участка
Библиографический список
Приложения
1. Исходные данные
Район строительства — г. Москва;
Покрытие — профнастил толщиной 0,8 мм.
2. Сбор нагрузок
2.1 Снеговая нагрузка
Г. Москва расположен в III снеговом районе и I ветровом районе со средней скоростью ветра в зимний период vср=4 м/с [2, прил. Ж].
В качестве временной нагрузки, действующей на балку, является кратковременная снеговая нагрузка, схема загружения которой принята «Двух — и многопролетные здания со сводчатыми и близкими к ним по очертанию покрытиями» [2, прил. Г.6], рассматривается загружение 1, так как f/l <0,1. Здание не защищено от прямого воздействия ветра соседними более высокими зданиями.
Нормативное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия [2, п.10.1]:
0 = 0,7∙ce∙ct∙μ∙Sg;
e=0,85, так как уклон лежит в диапазоне 12-20% [2, п.10.6]; ct=1, так как покрытие неутепленное [2, п.10.10]; μ=1 при варианте загружения 1.
0 =0,7∙0,85∙1∙1∙1,8=1,07 кПа.
Расчетное значение снеговой нагрузки:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
= S0 ∙γf =1,07∙1,4=1,5 кПа. При шаге балок 3 м: qсн=S∙a=1,5∙3=4,5 кН/м.
2.2 Собственный вес
Собственный вес учитывается в ПК Scad автоматически, с коэффициентом надежности по нагрузке γf =1,1 [2, табл.7.1]. Плотность элементов принимаем для условий эксплуатации 1А, 1 и 2 хвойных пород 500 кг/м3 [1, прил. Д].
2.3 Вес профилированного настила
Масса 1 полезного метра настила толщиной 0,8 мм составляет 9,4 кг/м2; расчетное значение веса P=9,4∙9,81∙1,05=96,82 Н/м2. При шаге балок 3 м: qн=P∙a=96,82∙3=290,46 Н/м=0,29 кН/м.
2.4 Итого нагрузка от снега и настила
q= qсн+qн=4,5+0,29=4,79 кН/м.
Для удобства задания распределенной нагрузки на пластины разложим её на узловые.
Надригельная часть балки: P1=4,79∙1,5=7,19 кН;
Консольная часть балки: P2=4,79∙1,3=6,23 кН.
нагрузка строительство балка снеговая
3. Расчет несущей способности вклеенных стержней
3.1 Стержень, расположенный поперек волокон
Расчетная несущая способность вклеиваемого стержня в стыках элементов деревянных конструкций из сосны и ели определяется по формуле:
= Rскd1πlkc [1, п.7.36]; Rсктабл=2,1 МПа [1, табл.3, поз.5, г]; mсл=1,1 [1, табл.10];ск = 2,1∙1,1=2,31 Мпа.
Расстояние между осями вклеенных стержней, работающих на выдергивание или продавливание вдоль волокон, следует принимать не менее S2 = 3d, а до наружных граней — не менее S3 = 2d [1, п.7.37]. Поэтому при толщине балке t=140 мм максимально допустимый диаметр арматуры составит dmax = мм при вклеивании по толщине 2 стержней; dmax=мм при вклеивании по толщине 1 стержня. Примем стержни диаметром 20 мм.
Диаметр отверстия в древесине должен превышать диаметр вклеиваемого стержня на 4 — 6 мм для арматуры классов А400 — А600 [1, п.7.33]; примем стержни класса А400, тогда диаметр отверстия составит d1=20+5=25 мм.
=3/4h =мм ≤ 30d = 600 мм — в сечении, удаленном от опоры; ’=3/4h’ =мм < 30d = 600 мм — в сечении на опоре.
Коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня:
МН — несущая способность стержня на опоре; МН — несущая способность стержня на опоре;
3.2 Стержень, расположенный под углом к волокнам
Расчетная несущая способность вклеиваемого стержня в стыках элементов деревянных конструкций определяется по формуле:
T = Rπd1lpkckσmd ≤ FaRa [1, п.7.38]; R=4 Мпа;
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Примем стержни такими же, как и поперечные, тогда расчетная длина стержня:
lр ≤ 25d = 25∙20 = 500 мм = 0,5 м;
md = 1,12 — 10d = 1,12 — 10∙0,02 = 0,92; для сжатой зоны kσ = 1;
T =4∙π∙0,025∙0,5∙0,7∙1∙0,92 = 0,101 МН; при работе на сдвиг Tc = Tcosα =0,101/ = 0,072 МН.
4. Расчет балки с использованием ПК SCAD
Криволинейная форма балки задается с помощью отрезков малой величины, длина горизонтальной проекции которых равна 0,75 м. По заданному контуру создается оболочечная модель из конечных элементов с шагом 0,1 м; назначается жесткость с использованием вкладки «Ортотропия», все величины соответствуют нормативным [1, п. 5.3, прил. Д].
Рис. 4.1 — Расчетная модель балки
Назначаются закрепления, задаются нагрузки от собственного веса, настила и снега. В результате расчета и суммарной комбинации данных загружений получается следующая картина распределения касательных (сдвиговых) напряжений:
Рисунок 4.2 — Распределение касательных напряжений по балке
Рисунок 4.3 — Модель балки в презентационной графике
5. Расчет различных участков балки
5.1 Расчет опоры № 1
Реакция опоры
Примем ширину опорного участка b=20 см, тогда площадь надопорной части F1=bt=20∙14=280 см2.
Напряжение в надопорном участке
кН/см2 =560 кПа <
< = 714,46 кПа, необходимо поперечное армирование.
Принимаем один поперечный стержень А400 диаметром 20 мм, тогда
кН/см2 =2310 кПа > = 714,46 кПа — условие прочности выполняется.
На небольшом удалении от опоры появляется экстремальное растягивающее напряжение ( = 731,26 кПа), поэтому необходима установка арматуры во избежание расслоения конструкции. Принимаем ту же арматуру А400 диаметром 20 мм, как поперечную в 2 ряда, так и под углом.
5.2 Расчет опоры № 2
Реакция опоры:
R2 = кН; при площади опирания 2 = =14Ч30 см выдерживаемое напряжение
кН/см2 =630 кПа.
В отличие от опоры № 1, скалывающие напряжения на опоре незначительны: = 214,93 кПа < 630 кПа, поэтому армирование не требуется.
Однако уже на незначительном расстоянии от опоры по обоим направлениям происходит резкое возрастание значений напряжений: с левой стороны = — 611,2 кПа, с правой — = — 628,0 кПа. Поэтому принимаем против расслоения аналогично опоре № 1 поперечное в 2 ряда и наклонное армирование стержнями А400 диаметром 20 мм.
5.3 Расчет выгнутого межопорного участка
Расчет производится по формулам кривых брусьев [1, п.6.13].
а) Тангенциальные нормальные напряжения на внутренней и внешней кромках бруса:
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
σθ, н = М (r0 — r1) / (Fy0r1) ≤ Ru; σθ, в = М (r2 — r0) / (Fy0r2) ≤ Ru; r = 6 м, r1 = r
h/2 = 6 — 0,8/2 = 5,6 м; r2 = r + h/2 = 6 + 0,8/2 = 6,4 м;
м; r0 = r — y0 = 6-0,00889 = 5,9911 м;= ql12/2 — R1 ∙ l1/2 =4,79∙7,52/2 — 15,8∙3,75 = 75,47 кН∙м;и = Rитабл ∙ mсл∙ mб; Rи = 14 Мпа [1, табл.3, поз.1, а], сл = 1,1 [1, табл.10],б = 0,9 [1, табл.9]; Rи = 14 ∙ 1,1∙ 0,9 = 13,86 Мпа;
σθ, н = 75,47∙ (5,9911 — 5,6) / (0,14∙0,8∙0,00889∙5,6) = 5293,64 кПа =
=5,29 Мпа < Rи = 13,86 Мпа;
σθ, в = 75,47∙ (6,4 — 5,9911) / (0,14∙0,8∙0,00889∙6,4) = 4842,75 кПа = 4,84 Мпа < Rи = 13,86 Мпа.
σr,max = М (r0/r1 — ln (r0/r1) — 1) / (Fy0) ≤ Rp90; Rp90 = Rp90табл ∙ mсл∙ mб = 0,15∙1,1∙ 0,9= 0,1485 Мпа = 148,5 кПа;
σr,max = М (r0/r1 — ln (r0/r1) — 1) / (Fy0) = 75,47∙ (5,9911/5,6 — ln (5,9911/5,6) — 1) / (0,14Ч0,8∙0,00889) = 176,67 кПа > Rp90 =148,5 кПа, необходимо поперечное армирование.
Принимаем стержень А400 диаметром 20 мм. Аналогично ставятся стержни с шагом 250 мм по 3 штуки с каждой стороны.
Библиографический список
1. СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*. — М.: [б. и.], 2011. — 75 с.
. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. — М.: ЦНИИСК им. Кучеренко, 2011. — 205 с.
. Турковский С.Б., Погорельцев А.А., Преображенская И.П. Клееные деревянные конструкции с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве (система ЦНИИСК) / Под общей ред. С.Б. Турковского и И.П. Преображенской. — М.: РИФ «Стройматериалы», 2013. — 308 с.
Приложения
Приложение 1. Графическая интерпретация расчета и отображение результатов
Приложение 2. Пример использования рассчитанной балки в реальном здании (выдержка из атласа «КДК с узлами на вклеенных стержнях в современном строительстве»)
Нужна помощь в написании курсовой?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.