Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Инженерно-строительный институт (ИСИ)

Кафедра конструкций из дерева, древесных композитов и пластмасс

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Расчет и проектирование покрытия по трапециевидным

металлодеревянным фермам»

Разработал студент 4 курса

гр. 132		А. А. Шульгинова
	(подпись, дата)

Проверил

		И. Н. Шурышев
	(оценка, подпись, дата)

Нижний Новгород-2011

Содержание

Стр.

1. Задание на проектирование 3

2. Выбор конструктивного решения

3. Расчет плиты покрытия

4. Расчет фермы

Список литературы

1.Задание на проектирование

Рассчитать и сконструировать деревянное покрытие над отапливаемым зданием . Здание каркасное с размерами в плане: пролет 12 м, высота здания от пола до низа несущих конструкций- 5,4 м . Шаг несущих конструкций В=4,0 м. Район строительства – г.Киров. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций внутри отапливаемого помещения при относительной влажности воздуха 73% и температуре 21⁰С. Материал основных конструкций пихта.

2.Выбор конструктивного решения.

В качестве несущих конструкций покрытия принимается трапециевидные металлодеревянные фермы с клееным верхним и металлическими нижним поясом. Ферма опирается на деревянные колонны сечением h_K×b_K=0,33×0,075.

Где: μ – коэффициент, учитывающий условия закрепления концов колонны;

Н = 5,4-0,2=5,2 м – высота колонн, где 0,2 м – высота бетонной подготовки;

l_p = - расчетная длина колонны из плоскости изгиба.

Принимаем h_K=13*26=338 мм и b_K==135 мм. Привязка колонн к продольным осям здания нулевая у крайних колонн шаг – 3,5м.

По верхнему поясу укладываются асбестоцементные утепленные плиты покрытия с деревянным каркасом и соединениями на шурупах с номинальными размерами в плане 4,0×1,5м. По плитам укладываются рулонная кровля типа К-7.

Пространственное крепление несущих конструкций обеспечивается связями жесткости, соединяющими элементы трапециевидных ферм в общую неизменяемую связевую систему. Связевая система состоит из трапециевидных ферм, продольных связей в виде сборных плит покрытия, вертикальных продольных связей и горизонтальных поперечных связей.

Связевые поперечные фермы располагаются в плоскости верхнего пояса несущих ферм непосредственно у торцовых стен и в промежутках между ними не реже 30м. В качестве поясов связевых ферм используются верхние пояса несущих ферм покрытия, а решетка выполняется из брусьев сечением 100х100 мм. Продольные вертикальные связи располагаются в плоскости деревянных стоек трапециевидных ферм, соединяя их попарно. Вертикальные связи изготавливаются в виде ферм, решетка которых выполняются из досок сечением 50×150мм, а стойки – из брусьев 125×125мм.

3.Расчет плиты покрытия.

Унифицированной шириной плит покрытий при шаге несущих конструкций 3-6 м является номинальный размер, равный 1,5 м. С учетом зазоров между плитами на неточность изготовления в продольном (20мм) и поперечном (5мм) направлении размеры плит принимаются равными:

Длина l_n=4000-20=3980 мм

Ширина b_n=1500-5=1495 мм

Рекомендуемая высота плит покрытия с деревянным каркасом и асбестоцементными обшивками составляет (1/20-1/32) длины плиты.

Каркас плиты выполняется из 4 продольных несущих ребер сечением 194×69 мм (из досок до острожки 200×75 мм), 4 поперечных ребер сечением 94×69 мм (из досок до острожки 100×75 мм) и 2 поперечных ребер сечением 144×69 мм (из досок до острожки 150×75 мм). Продольные ребра изготавливаются из древесины пихты 2^го сорта, поперечные - древесины 3^го сорта по ГОСТ 24454-80. Для образования продольных стыков между плитами к наружным несущим ребрам каркаса прибиваются гвоздями деревянные бруски сечением 50х50 мм и доски сечением 50х125 мм, образующие четверть.

Обшивку плиты выполняют из плоских асбестоцементных листов сорта Б по ГОСТ 18124-75 с номинальными размерами 3000×1500мм. Толщина верхнего листа – 10 мм, нижнего – 8 мм.

В качестве утеплителя используются полужесткие минераловатные плиты толщиной 50мм на синтетической связке (с плотностью =100кг/м³) по ГОСТ 9573-72, которые приклеивают к нижней обшивке на слое битума, выполняющего одновременно роль пароизоляции.

Верхняя обшивка плиты на заводе-изготовителе оклеивается одним слоем рубероида марки Р_ЭМ-350 на битумной мастике марки МБК-Г-65.

Исходные данные для расчета и проектирования

Расчетный пролет плиты:

l_P=l_n - 60=3980-60=3920 мм=3,92 м

Расчетная ширина плиты: b_P=b_n=1,495м

Расчетные сопротивления материалов плиты:

• для древесины ребер

-расчетное сопротивление пихты 2^госорта изгибу R_U=13×m_п×m_в×m_д=13×0,8×1=10,4 МПа

-расчетное сопротивление древесины 2^госорта скалыванию вдоль волокон R_ск=1,6×m_п×m_в=1,6×0,8×1=1,28 МПа

-расчетный модель упругости Е=10⁴×m_в×m_д=10⁴×1×0,8=0,8×10⁴ МПа

• для асбестоцементных листов

-расчетное сопротивление изгибу при продольном расположении волокон R_а,u=14МПа

-расчетное сопротивление изгибу при поперечном расположении волокон R_а,u,90=11,5МПа

- модуль упругости Е_а=10⁴МПа

Подсчет нагрузок на плиту.

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, Па	Коэффициент перегрузки	Расчетная нагрузка, Па
Постоянные нагрузки
1.Трехслойная рулонная кровля 30×3	90	1,3	117
2.Плита покрытия:
2.1 Слой рубероида на битумной мастике.	30	1,2	36
2.2Верхная обшивка	180	1,2	216
2.3Нижная обшивка	144	1,2	172,8
2.4Продольные ребра (4·bp·hp· g·g)/bn= =(4·0.194·0.069·500·10)/1.5	178.5	1.1	196.4
2.5Продольные бруски(bp/·h/p+bp//·h//p) g·g/bn= =(0,050·0,150+0,050·0,050)·500·10/1,5	33,3	1,1	36,7
2.6Попереч. ребра[(4·bp.n.·hp.n.+2b/pn·h/pn)ρ gg]/(bnln)= [(4·0,094·0,069+2·0,144·0,069)·500·10]/(4·1,5)	38,2	1,1	42,02
2.7Утеплитель[3·а(ln-2b/pn-bpn)·hy· y·g]/(bn·ln)= =[3·0,388(3,98-2·0,144-0,094)·0,05·100·10]/(1,5·4)	34,9	1,2	41,9
2.8Пароизоляция	19,5	1,2	23,4
Итого нагрузка на плиты – gпл	658,4	-	765,2
3.Постоянная нагрузка на 1м2 площади покрытия gn	748,4	-	882,2
4.Постоянная нагрузка на 1м2 верхней обшивки gв.о.	300	-	369
5.Постоянная нагрузка на 1м2 нижней обшивки gн.о.	199,7	-	239,6
Временная нагрузка
6.Снеговая нагрузка на горизонтальную поверхность верхней обшивки	1680		2400
7. Снеговая нагрузка на горизонтальную поверхность плиты	1680		2400
8.Полная нагрузка на верхнюю обшивку qв.о.	1500		2769
9. Полная нагрузка на нижнюю обшивку qн.о.	200		240
10.Полная нагрузка на плиту g	1948		3282
11.Полная линейная нагрузка на продольное ребро qр.=g·C	890,2		1500

Проверка плиты на прочность и жесткость.

Проверка верхней обшивки

Верхняя обшивка рассчитывается на прочность и жесткость, как трехпролетная плита, находящиеся под воздействием постоянной и снеговой нагрузки и дополнительно проверяется на прочность от воздействия монтажной сосредоточенной нагрузки Р=1,2 кН при расчетной ширине обшивки 1м :

Рис. 3.2. Расчётная схема верхней обшивки.

м³)

м⁴)

Максимальный изгибающий момент в обшивке от полной равномерно распределенной нагрузки: Нм