Методическое пособие "Расчет стропил"

Министерство образования Омской области
БОУ ОО СПО «Омский строительный колледж»
Расчет стропил
Методическое пособие по выполнению практического занятия по
дисциплине «Особенности проектирования строительных конструкций
гражданских зданий»
для студентов специальности «Строительство и эксплуатация зданий и
сооружений»
Омск
2012
Рассмотрено на заседании
Утверждено на заседании
ЦК архитектуры и строительства
педсовета
протокол № _____
«___» ______________2012
«___» ________________ 2012
Методическое пособие «Расчет стропил» предназначена для студентов
дневного и заочного отделения специальности «Строительство и
эксплуатация зданий и сооружений» для выполнения практического занятия
по дисциплине «Особенности проектирования строительных конструкций
гражданских зданий». Пособие может быть использовано студентами при
работе над расчетно-конструктивной частью дипломного проекта.
Составила преподаватель БОУ ОО СПО «Омский строительный колледж»
Разумович Е.Н.
Рецензия преподавателя БОУ ОО СПО «Омский колледж
отраслевых технологий строительства и транспорта»
2
Шульц Г.В.
Оглавление
1. Введение………………………………………………………………..3
2. Вопросы для самоподготовки…………………………………………5
3. Содержание занятия……………………………………………………5
4. Методические указания………………………………………………..6
5. Приложение 1……..……………………………………………………8
6. Приложение 2…………………………………………………………...10
7. Литература…………………………………………………………......16
3
Введение
Практическое занятие «Расчет стропил» выполняется по теме
«Проектирование несущих конструкций», которая является весьма
актуальной в связи с широким применением стропильных крыш
в
современном гражданском строительстве.
Методическое пособие «Расчет стропил» предназначена для студентов
дневного и заочного отделения специальности «Строительство и
эксплуатация зданий и сооружений» для выполнения практического занятия
по дисциплине «Особенности проектирования строительных конструкций
гражданских зданий». Пособие может быть использовано студентами при
работе над расчетно-конструктивной частью дипломного проекта.
Может быть полезным для техников – строителей, занимающихся
производственной или проектной деятельностью.
Методическое пособие содержит методические указания по
выполнению практического занятия, пример выполнения, а также список
необходимой литературы.
Практическое занятие «Расчет стропил» способствует формированию
профессиональной компетенции по проектированию строительных
конструкций.
В результате выполнения практического занятия студент должен
уметь
-выполнять подбор сечения стропил;
-проверять их прочность и жесткость;
знать
-область распространения наслонных стропил;
-рекомендуемые лесоматериалы;
-методику подсчета нагрузок;
-правила построения расчетных схем;
- методику определения внутренних усилий от расчетных нагрузок;
-работу стропил
под нагрузкой;
4
- прочностные и деформационные характеристики древесины.
Вопросы для самоподготовки
1.Какие стропила являются наслонными?
2. При каком расстоянии между стенами применяются наслонные стропила?
3. Какие лесоматериалы применяются для стропил?
4. Рекомендуемый шаг стропил?
5. Какие нагрузки учитывают при расчете стропил?
6. Как работают и рассчитываются стропила в зависимости от их угла
наклона?
7. Какие расчеты выполняют при проектировании стропил?
Продолжительность практического занятия:
на дневном отделении 4 часа;
на заочном отделении 2 часа.
Оснащение:
Таблицы нормативно-справочной литературы, калькулятор.
Содержание занятия:
1. контроль исходного уровня знаний и умений в виде заданий (тестов)
( приложение 1);
2. разбор узловых вопросов изучаемого материала;
3. изучение методических указаний;
4. самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя (решение
задач, оформление результатов проведенной работы и т.д.).
5
Методические указания.
1. Определение нагрузки на 1 п.м горизонтальной проекции стропильной
ноги.
Нагрузки подсчитывают в табличной форме.
Наименование
нагрузки
Подсчет (обоснование) нормативной
нагрузки
Норматив.
нагрузки, кн/м
Расчетные
γf нагрузки,
кн/м
Расчетное значение нагрузки, кроме снеговой, получают путем
умножения нормативного значения на коэффициент надежности γf. Для
снеговой нагрузки сначала определяют расчетное значение, а затем
нормативное путем умножения расчетного значения на коэффициент 0,7.
Ветровая нагрузка учитывается при угле наклона 30 градусов и более.
Для подсчета нагрузки от собственного веса стропил предварительно
задаются размерами поперечного сечения 150×50 - 150×100, мм, если они
неизвестны.
2. Статический расчет.
Статическим расчетом определяются внутренние усилия от
приложенной нагрузки. При угле наклона не более 10 градусов, стропильные
ноги рассчитываются, как горизонтальные балки. При угле наклона более 10
и менее 45 градусов, стропильные ноги рассчитываются, как наклонные
балки.
При угле наклона более 45 градусов расчет ведут, как для сжатоизогнутого элемента.
3. Подбор сечения.
Подбор сечения выполняем из условия прочности по нормальным
напряжениям при работе стропил на изгиб:
σ=
М ≤ Rи
Wрасч
Требуемый момент сопротивления сечения Wрасч= М/Rи
6
Wx=(bc×hc2)/6= Wрасч
Задаются одним из размеров сечения bc или hc и, решая выше указанное
уравнение, определяют другой размер. Толщину стропил принимают не
менее 50мм.
4. Проверка прочности по нормальным напряжениям:
σ=М/Wрасч. ≤ Rи
5. Проверка жесткости ( проверка прогиба)
f ≤ fu
Прогиб от приложенной нагрузки при расчете стропильной ноги, как
наклонной однопролетной балки, выполняется по формуле:
f= 5 . qn · lстр2
384 Е·Ix·cosα
Предельный прогиб определяется по табл.16 [4] .
Предельный прогиб, соответствующий конструктивным требованиям
(стр.179 [2] )
fu =Lстр /150.
При невыполнении условий прочности и жесткости сечение стропил
увеличивается.
Пример выполнения практического занятия указан в приложении 2.
7
Приложение 1
Для проверки исходного уровня знаний и умений ответьте на вопросы теста:
1. Стропила называются наслонными, если
1.опираются как минимум на две опоры;
2. представляют собой треугольную ферму;
3. представляют собой треугольную арку;
4. опираются как минимум на три опоры.
2. Шаг стропил
1.
0.5 – 1м;
2.
0,5- 1,5 м;
3.
1 – 1.5 м;
4.
1 – 2 м.
3. Минимальная толщина стропил
1. 25 мм;
2. 33 мм;
3. 33 мм;
4. 50 мм.
4. Стропила рассчитывают, как наклонные балки при угле наклона
1. до 10 градусов;
2. до 30 градусов;
3. до 45 градусов;
4. более 45 градусов.
8
5. Ветровая нагрузка учитывается при угле наклона
1. более 30 градусов;
2. до 10 градусов;
3. до 30 градусов;
4. до 20 градусов.
Из предложенных ответов один правильный.
9
Приложение 2
Дано: Обрешетка сечением b·h=100·29, мм; шаг обрешетки а=50см; шаг
стропил L=1м; длина горизонтальной проекции стропил lстр.=3м; кровля шифер; масса 1 кв.м шифера mш=15кг/м2; угол наклона стропил α= 350; сосна 1
сорта, условия эксплуатации В1; высота здания до конька Z=5 м; место
строительства - г. Омск.
Подобрать сечение стропил.
Решение:
1. стр.27 [4] плотность древесины ρдр=600кг/м3
2. По карте 1а определить № снегового района
г. Омск – III
3. табл.4 [3] расчетный вес снегового покрова на 1 кв.м горизонтальной
поверхности Sq=1,8кПа
4. стр.17 [3]
коэффициент перехода μ =0+ 1 – 0 . (60-35)=0,714
60-25
5. Карта №3 приложение 5 [3] - ветровой р-н – II .
6. табл.5 [3] нормативное значение ветрового давления Wо=0,3кПа
7. Предварительно задаемся сечением стропил hс·bс=150·100, мм
8. Нагрузки на 1п.м. горизонтальной проекции стропильной ноги
Наименование
Подсчет (обоснование) нормативной
нагрузки
Постоянные
ρдр·hс·bc·g=600·0,15·0,1·10
1. От
собственного
1000·cosα
Норматив.
нагрузки,
кн/м
γf
Расчетные.
нагрузки,
кн/м
т.1 СНиП
2.01.07-85*
1000·0,819
0,11
веса
2. От веса
10
1,1
0,12
обрешетки
ρдр·h·b·g·L =600·0,029·0,1·10·1
3. От веса
шифера
1000·cosα·а
1,1
0,05
0,18
1,2
0,22
1000·0,819·0,5
mш·g·L = 15·10·1
Временные
0,04
1000·cosα 1000·0,819
1. Снеговая
S= Sq ·μ·L =1,8·0,714·1=1,29
2. Ветровая
0,90
Sn=0,7·S=0,7·1,29=0,90
1,29
Wm=Wо·k·Ce1·L=0,3·0,5·0,132·1=0,02
сosα
0,02
0,819
Всего
qn=1,56
1,4
0,03
q=1,71
k – коэффициент, зависящий от высоты здания и типа местности по табл.6 [3]
k=0,5
Ce1 – аэродинамический коэффициент, который зависит от профиля здания и
положения конструкции по отношению к ветровому потоку. Определяется по
приложению 4 [3].
Ce1 определяется методом интерполяции.
h1/L1
0
0,483 0,5
α0
20
+0,2 Се1'
-0,4
11
-0,380
35
Ce1
h2
α
0,132
40
+0,4 Се1''
+0,3
Z
h1
lстр
0,303
L1
L1= lстр.·2=3·2=6м
h2=tgα·lстр.=0,7·3=2,1м
h1=z- h2=5-2,1=2,9м
h1/ L1=2,9/6=0,483
1) Се1'=-0,4+ 0,2-(-0,4) . (0,5-0,483)=-0,380
0,5-0
2) Се1''=0,3+ 0,4-0,3 . (0,5-0,483)=0,303
0,5-0
3) Се1=-0,380+ 0,303-(-0,380) . (35-20)=0,132
40-20
Если Се1 получается с (-), то ветровая нагрузка не учитывается.
9. Статический расчет.
12
Расчетная схема.
q
q=1,71кн/м
М=q·lстр2=1,71·32=1,92кн·м=192кн·см
8
α
8
Lстр=3м
10. Подбор сечения выполняем из условия прочности по нормальным
напряжениям
σ=
М ≤ Ru
Wрасч
Wрасч= М
Ru
табл.3 [4] Ru=14мПа=1,4кН/см2
табл.4 [4] mn=1 для сосны, ели, лиственницы европейской и японской.
табл.5 [4] mв=0,9 для условий эксплуатации В1
Ru· mn· mb=1,4·1·0,9=1,26кн/см2
Wрасч= 192 =153см3
1,26
13
y
hc
х
bc
Wx= bc· hс2= Wрасч
6
Оставляем hс=15см
bc=6· Wрасч = 6·153= 4,07см=40,7мм
hс2
152
По сортаменту пиломатериалов (стр. 445 [2] ) принимаем толщину стропил
bсф=50мм. Получаем сечение стропил hс·bсф=15см · 5см.
11. Проверка жесткости или прогиба
f≤fu
f= 5 . qn · lстр2 = 5·0,0156 ·3004 =1,6см
384 Е·Ix·cosα 384·900·1406·0,819
qn=1,56кн/м=0,0156кн/см
lстр.=3м=300см
Е= 103 кн/см2 =1000кн/см2
Е·mв=1000·0,9=900кн/см2
Iх=bc· hc3 =5·153 =1406см4
12
12
0
Cos35 =0,819
14
Предельный прогиб, соответствующий конструктивным требованиям ( стр.
179 [2])
fuк = lстр = 300 =2cм
150 150
1,6см < 2см
Прогиб отвечает конструктивным требованиям.
Определяем предельный прогиб по табл.16 [4]
fu = lстр = 300 =1,5cм
200 200
1,6см > 1,5см
Прогиб не отвечает требованиям СНиП II-25-80.
Увеличиваем bc=60мм =6см (по сортаменту).
Уточняем Iх=bc· hc3 =6·153 =1688см4
12
12
f= 5 . qn · lстр2 = 5·0,0156 ·3004
=1,3см < 1,5см
384 Е·Ix·cosα 384·900·1688·0,819
Прогиб отвечает требованиям СНиП II-25-80.
15
Литература
1. Арлеинов Д.К., Буслаев Ю.Н.,Игнатьев В.П.,РомановП.Г., Чахов Д.К.
Конструкции из дерева и пластмасс. - М.: Издательство АСВ, 2002.
2. Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции. Учебник. – М.:
ИНФРА-М,2007.
3. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.
16