Материал: Проект экспозиционного центра г. Минск

Максимальная поперечная сила возникает у опоры и равна:

Требуемый момент сопротивления сечения из условия прочности по нормальному напряжению:

Пусть ширина сечения b=10. Тогда высота будет не менее:

Принимаем высоту сечения h=8 см.

Расчет обрешетин

Обрешетину рассчитываем как элемент, подверженный косому изгибу:

Момент сопротивления сечения:

Составляющие изгибающего момента по главным осям:

Нормальное напряжение в сечении:

Прочность на скалывание:

Расчет прогона на жесткость:

Прогиб прогона не превышает допустимого. Расчет выполнен верно.

Расчет на сочетание нагрузок №2:

Максимальный изгибающий момент возникает в середине пролета прогона и равен:

Максимальная поперечная сила возникает у опоры и равна:

Полученные силовые факторы меньше факторов при загружении №1. Расчет не требуется.

Окончательно принимаем сечение прогона 100×80 мм. Прогон выполняется из хвойной древесины (ели) 2 сорта. Размер сечения соответствует сортаменту ГОСТ 8486-66.

2.3    
Расчет наслонных стропил

Конструктивное решение стропильной конструкции принимаем следующим: по внутренним стенам идут лежни, на которые упираются два подкоса, служащие для уменьшения пролета стропильных ног. Подкосы врезаны в стропильные ноги под прямым углом чтобы избежать изгиба. Выше места врезки подкосов установлена затяжка для погашения распора от стропил на внешнюю стену.

Стропильные ноги ставим на монолитное перекрытие. Шаг стропил 1,8 м.

Сбор нагрузок на 1 п.м. стропил

Расчет стропильной ноги

Стропильную ногу рассматриваем как неразрезную балку на четырех опорах с консолью. Опасным сечением является сечение на самой нижней опоре. Изгибающий момент в этом сечении:

Принимаем сечение стропильной ноги из бруса 10×20 см (с запасом прочности) с учетом врубки на опоре 3 см:

Учтем силу Z, действующую вдоль стропильной ноги и являющуюся проекцией силы V:

Прочность по нормальным напряжениям:

Момент инерции сечения:

Проверка жесткости наклонной стропильной ноги:

Расчет фермы

Треугольная безрешетчатая ферма сконструирована из двух наклонных дощатых элементов с консолями и затяжки. Ферму рассматриваем как простейшую стержневую систему, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой.

Сжимающее усилие в верхнем поясе фермы:

Момент в пролете:

Сечение фермы принимаем таким же, как сечение стропильной ноги. Напряжение в ферме:

Устойчивость плоской формы деформирования:

Где: n=2, т.к. элемент без закрепления растянутой кромки из плоскости деформирования;

- гибкость;

 - радиус инерции;

-коэффициент продольного изгиба;

где : Lр=1 м - расчетная длина, равная расстоянию между брусками обрешетки.

Усилие в затяжке определяем по формуле:

Кроме того, на затяжку передается горизонтальная составляющая растягивающего усилия в консоли.

Полное растягивающее усилие в опорном сечении консоли:

Горизонтальная составляющая этого усилия:

Полное усилие, растягивающее затяжку:

Затяжку принимаем из двух досок сечением 5×15 см, соединяемой с верхним поясом болтом (d = 16 мм) и четырьмя гвоздями 8×300 мм, работающими как двухсрезные нагели.

Несущая способность болта:

где: kα - коэффициент, определяемый по табл. 6 [ТКП 45-5.05-146.2009];

Тс - несущая способность нагеля на один срез (приложение VI. И.М. Гринь «Проектирование и расчет деревянных конструкций»).

Определяем расчетную несущую способность на срез одного нагеля:

За несущую способность принимаем Tmin:

Полная расчетная несущая способность соединения:

0,9 (Тб + 4 Тгв) = 0,9 (996 кгс + 4·185 кгс) = 1562,4 >1312,32 кгс,

где: 0,9 - коэффициент, учитывающий снижение несущей способности соединения, выполненного на нагелях разных видов.

Расчетная площадь нетто затяжки:

Fнт= 5см·(15см-1,6см-2·0,8см) = 59 см2

Напряжение растяжения:

2.4     Расчет подстпропильной конструкции

Прогоны уложены на опорные консольные рамы. Полная длина вылета консоли рамы a1 = 205 см. Расчетная длина вылета может быть принята равной полной длине, уменьшенной на 0,01l т. е.: а = а1 - 0,01·l = 205-0,01·720 = 198 см.

Схема определения длины вылета консоли рамы.

Давление от стропильных ног на прогон с учетом собственного веса подстропильной конструкции (принимая его ориентировочно равным 2,5% нагрузки):

Р = 1,025 [V + q(с + l2)] = 1,025 [1202 кгс + 426 кгс/м(2,564м+1,340м)] = 3373 кгс. Из схемы (см. ниже) видим, что прогон испытывает лишь нагрузку на смятие, которая не нуждается в проверке. Принимаем без расчета прогон сечением 100×180.

Расчетная схема подстропильных конструкций

Отверстия для болтов просверлены заранее только в прогоне.

Изображение прогона (вид сверху).

В подбалке рамы отверстия сверлят через прогон только после окончательной сборки, выверки и скрепления прогона с подбалкой монтажными гвоздями.

Расчет опорной рамы

Опорная рама состоит из подбалки, стойки и двух подкосов, скрепленных в один монтажный элемент накладками на гвоздях.

Расчетная схема рамы

Подбалка опирается на подкосы и стойку, поэтому в расчетном отношении ее можно рассматривать как двухпролетную балку с консолями. Изгибающий момент в точке С пересечения осей подбалки и подкоса составляет:

Мс = P·0,110 = 3373·0,110=371 кгс·м.

Опорное давление в точке С равно:

Тангенс угла наклона оси подкоса к горизонту:

Этому соответствуют: β = 61,14°; cos β = 0,483; sin β = 0,876.

Сжимающее усилие в подкосе:

Свободная длина подкоса:

Сечение подкоса принимаем 10×15 см.

Тогда:

Глубину врубки подкоса в подбалку принимаем равной:

hвр= 3 см.

Напряжение смятия во врубке:

где:

расчетное сопротивление смятию во врубке под углом β к направлению волокон [ТКП 45-5.05-146.2009].

Подбалку принимаем из бруса сечением 10×22 см.

Площадь и момент сопротивления ослабленного врубкой сечения подбалки равны:

= (h-hвр)b= (22см-5см)·10см= 170см2

Подбалка в расчетном сечении работает на совместное действие растяжения и изгиба.

Усилие растяжения в подбалке:

Это усилие относительно оси ослабленного сечения приложено с эксцентриситетом:

Обратный изгибающий момент от эксцентричного приложения растягивающей силы в подбалке:

Мн = Не = 1980 кгс·10 см = 19800 кгс·см.

Расчетный изгибающий момент:

М = Мс - Мн = 371·100 кгс·см - 19800 кгс·см = 17300 кгс·см.

Напряжение растянуто-изгибаемого элемента:

Сечение стойки принимаем 10×15 см.

Стойка работает на сжатие:

Расчет конькового узла

Деревянные элементы соединяют с помощью деревянных накладок на металлических болтах согласно принятому количеству элементов принятых в нагельном соединении и направлению усилий.

Задаемся диаметром болта d = 2,0 см (Болт М20)

Находим геометрические размеры накладки:

Толщина накладок принимается не меньше половины толщины сплачиваемых элементов. Тогда толщина одной накладки:

накл= ½·b= ½·10,0 см = 5 см.

Общая толщина в месте сопряжения: 2aнакл+b=2·5+10 = 20 см. (=10d=10·2=20 см)

Расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль волокон древесины S1, поперек волокон S2 и от кромки элемента S3 будет определяться как:

³ 7d = 7·2 = 14 см³ 3,5d = 3,5·2 = 7 см³ 3d = 3·2 = 6 см

Определяем усилие, приходящееся на каждый ряд болтов. Усилия N1 и N2 находим, составляя уравнение моментов, относительно опор:

Расчетная схема конькового узла.

Поперечная сила в коньке:

система уравнений, описывающая равновесие простой балки:

Здесь:  - сила соответственно в первом, втором и третьем болтах, начиная слева. P - поперечная сила в коньке.

Решая систему уравнений, получаем:

В нагельном соединении происходит смятие древесины гнезда в крайних элементах (Taсм), в средних элементах (Tссм) и изгиб нагеля (Тиз).

a= 5 см. - толщина крайнего элемента (накладки).

с= 10 см. - толщина среднего элемента (стропильная нога).

d= 2 см - диаметр болта.

Определяем расчетную несущую способность на срез одного нагеля:

За несущую способность принимаем Tmin

Расчет необходимого числа болтов:

В ряду, где действует сила N1:

В ряду, где действует сила N3:

ш =3 - число расчетных швов одного нагеля (у болта 3 среза).

3.      
Основания и фундаменты

3.1     Краткая характеристика объекта строительства

Объект строительства: Проект экспозиционного центра в г. Минске;

Район строительства: г.Минск;

Этажность: 2 этажа;

Материал наружных стен: монолитный железобетон;

3.2     Данные инженерно-геологических изысканий