Цех по изготовлению сложной бытовой техники в г. Краснодаре

 

Нагрузки на 1 пог.м  системы:

• постоянная кН/м;
• временная кН/м.

 

 

 

4.4 Определение усилий в элементах системы

Рис.1 Схема распорной системы и нагрузок.

Система рассчитывается на 2 варианта сочетания нагрузок:

• постоянная и временная нагрузки на всем пролете;
• постоянная нагрузка на всем пролете и временная на половине пролета.

По результатам расчета  составляем таблицу величин усилий.

1. 1. Опорные реакции:

       

2. Усилие в затяжке:

3. Нормальная сжимающая  сила в верхнем поясе у опор:

4. Нормальная сжимающая  сила в середине верхнего пояса:

5. Изгибающий момент от нагрузки  в четверти пролета:

        II. Опорные реакции:

      

      

 

 

2. Усилие в затяжке:

3. Нормальная сжимающая  сила в верхнем поясе у опор:

4. Нормальная сжимающая  сила в середине верхнего пояса:

      

Таблица 3.Определение усилий в системе.

Усилие	1-ый вариант  сочетания нагрузок	2-ой вариант  сочетания нагрузок
Опорные реакции:
A	64,68 кН	54,83 кН
B	64,68 кН	35,12 кН
Усилие в затяжке	97,02 кН	67,46 кН
Нормальная сжимающая сила в  верхнем поясе у опор	114,58 кН	83,51 кН
Нормальная сжимающая сила в  середине верхнего пояса	113,71 кН	70,88 кН
Изгибающий момент от нагрузки в  четверти пролета	59,02 кНм	–––

 

4.5 Подбор сечений поясов

4.5.1 Подбор сечения верхнего пояса

Верхний пояс выполняется  в виде клееного пакета из черновых заготовок по сортаменту пиломатериалов 2 сорта сечением 40 х 150 мм. После фрезеровки черновых заготовок по пластам для склейки отбирают чистые доски сечением 33 х 142 мм. Клееный пакет принимаем из 14 досок общей высотой мм. После склеивания пакета и фрезерования по боковым поверхностям его окончательное сечение 142 х 462 мм. Зададим эксцентриситет приложения нормальной силы в опорном и коньковом узлах, равный мм.

Площадь поперечного  сечения:

 см².

             

     Момент  сопротивления: см³.

          Расчетное сопротивление древесины  2 сорта изгибу и сжатию  МПа.

          Расчет  на прочность сжато-изгибаемого  элемента ведем по формуле:

,

где при мм,

      при толщине досок 33 мм,

      .

 Изгибающий момент определяется  по формуле:

,

где ,

,

 – для эпюры моментов  прямоугольного очертания.

        Проверим прочность от первого  варианта сочетания нагрузок:

разгружающий момент в узлах: кНсм,

гибкость верхнего пояса в плоскости действия изгибающего момента:

,

,

.

Действующий изгибающий момент:

 кНм.

Напряжения в верхнем  поясе:

.

Проверим прочность от второго варианта сочетания нагрузок:

разгружающий момент в узлах: кНсм,

,

.

Действующий изгибающий момент: кНм.

Напряжения в верхнем поясе:

кН/см²

Так как верхний пояс по всей длине раскреплен плитами  покрытия, то расчет на устойчивость плоской  формы деформирования не производится ввиду очевидности ее обеспечения.

4.5.2 Подбор сечения нижнего пояса

Расчетное усилие в нижнем поясе получаем максимальным при первом сочетании нагрузок: кН.

Найдем требуемую площадь  сечения из условия прочности  сечения:

, где кН/см² – расчетное сопротивление стали на растяжение,

, .

 см².

По сортаменту принимаем  сечение нижнего пояса из двух равнобоких уголков L56 x 5 общей площадью см². Для совместной работы уголков нижнего пояса их необходимо соединить по длине планками из листовой стали толщиной мм.    Наибольшее расстояние между планками:

 см,

где см – радиус инерции уголка.

Примем  см.

Во избежание провисания нижнего пояса необходимо установить подвески из тяжей А-I  Æ12 мм. Максимальное расстояние между подвесками:

 см.

Устанавливаем 3 подвески по длине  нижнего пояса системы на расстоянии м.

5 Расчет и конструирование узлов

5.1 Опорный узел

Упорная плита – плита  с ребрами жесткости, в которую  упирается верхний пояс системы. Упорная плита рассчитывается на изгиб приближенно как однопролетная  балка с поперечным сечением тавровой формы.

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять: мм.

Ширина упорной плиты  принимается по ширине сечения верхнего пояса: мм.

Геометрические  характеристики:

Площадь плиты таврового сечения:

 см².

Статический момент относительно оси О-О:

 см³.

Расстояние от центра тяжести сечения до оси О-О:

 см.

Расстояние от центра тяжести сечения до верхней грани  плиты:

 см.

Расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести  ребра:

 см.

Момент инерции поперечного  сечения относительно оси Х-Х:

 см⁴.

Моменты сопротивления:

 см³,

 см³.

Напряжение смятия древесины  в листе упора верхнего пояса  в плиту:

 кН/см² < 1,5 кН/см².

Пролет плиты принимается  равным расстоянию в осях между вертикальными  фасонками: мм.

Изгибающий момент в  однопролетной балке таврового  сечения:

 кНсм.

Напряжение при изгибе:

 кН/см² < 23 кН/см².

Опорная плита – горизонтальная плита, которая рассчитывается как  однопролетная балка с двумя  консолями на изгиб под действием  напряжения смятия ее основания.

Требуемая ширина опорной  плиты определяется из условия смятия мауэрлатного бруса поперек волокон:

 см,

где кН – максимальная опорная реакция,

 кН/см² – согласно СНиП,

  см – длина опорной плиты.

Примем ширину мауэрлатного бруса  мм, тогда

 кН/см² < кН/см².

Изгибающий момент в  консольной части опорной плиты  при расчетной ширине 10мм:

 кНсм.

Изгибающий момент в  пролете опорной плиты:

 кНсм.

Требуемая толщина плиты:

 см, где кН/см².

Принимаем толщину плиты  мм.

5.2 Расчет сварных швов

Сварные швы будем  выполнять полуавтоматической сваркой электродами Э60, выполненными из проволоки сплошного сечения Св-08Г2С со значением кН/см². Для стали С235 значение кН/см². Таким образом, расчетные сопротивления сварного шва по металлу шва и по границе сплавления соответственно будут равны ( по табл.3 СНиП):

 кН/см²,

 кН/см².

Значения коэффициентов  при сварке в нижнем положении равны:

 кН/см²,

 кН/см², следовательно, необходимо рассчитать сварной шов на условный срез по металлу шва.

Сварные швы, прикрепляющие  пластинки-ребра упорной плиты  к вертикальным фасонкам

Усилие, приходящееся на одну пластинку:

 кН.

Примем катет шва  равным мм, тогда требуемая длина шва:

см  принимаем 6см

          Максимальная длина шва, зависящая  от высоты ребра упорной плиты:

 см > 6 см.

Сварные швы, прикрепляющие  нижний пояс из уголков к вертикальным фасонкам

Усилие, приходящееся на один уголок:

 кН.

Толщину швов на пере и  на обушке принимаем одинаковой, равной мм, тогда требуемая суммарная длина шва:

см.

Требуемая длина шва  на обушке и пере:

 см,

 см.

Принимаемая длина шва  не меньше ширины опорной плиты:

 см > 13,5 см.

5.3 Расчет стыка нижнего пояса

Длина нижнего пояса  распорной системы 14,6 м. Максимальная длина изготовляемых уголков 10,5 м, следовательно, необходимо устройство стыка нижнего пояса.

Стык осуществляем с  помощью приваренных накладок из листовой стали толщиной 8 мм.

Ширина накладки определяется из условия равнопрочности:

 см.

Принимаем ширину накладки мм. Принимаем длину сварных швов на пере и обушке см.

5.4 Коньковый узел.

Торцы верхнего пояса  в коньковом узле подвержены сжимающему воздействию горизонтальной силы, достигающей  максимального значения при первом варианте сочетания нагрузок. Торцы стыкуются простым лобовым упором. Усилие смятия: кН.

Размеры площадки смятия назначаем из расчета на обеспечение  приложения силы, сжимающей верхний  пояс, с тем же эксцентриситетом, что и в опорном узле. Для этого в верхней части сечения устраивается зазор высотой мм. Площадка смятия в коньковом узле:

 см².

Смятие в коньковом  узле происходит под углом 23° к волокнам. Расчетное сопротивление древесины смятию под углом к направлению волокон определяется по формуле:

 кН/см².

Напряжение смятие в  узле: кН/см² < 3,3 кН/см².

При несимметричном загружении снегом лишь одного из скатов покрытия в коньковом узле возникает поперечная сила, которая воспринимается соединительной подкладкой на болтах. Подкладка выполняется из клееного пакета досок.

Поперечная сила в  узле при несимметричном загружении временной нагрузкой: кН.

Усилия в ближайших к узлу болтах: кН.

Усилия в дальних  от узла болтах: кН.

Найдем минимальную  несущую способность нагеля на один шов сплачивания, предварительно задавшись  диаметром нагеля из стали 38/23, равным 24 мм, из следующих условий:

 кН ,

 кН ,

 кН  кН.

Минимальное усилие равно 6,0 кН, тогда число болтов:

 

 .

Принимаем по 3 болта с каждой стороны от конька.

6 Расчет и конструирование колонн

6.1 Определение нагрузок и усилий

Нагрузка от плит покрытия на 1 м² горизонтальной проекции кН/м², нагрузка от треугольной распорной системы кН/м², снеговая нагрузка кН/м².

Для определения массы  колонны задаемся предварительными размерами ее сечения, исходя из предельной гибкости и высоты сечения , следовательно:

 см.

Ширину сечения принимаем  такой же, что и ширину верхнего пояса треугольной распорной  системы  мм. Плотность древесины кг/м³.

Собственный вес колонны:

 кН.

Нагрузка от стеновых панелей:

 кН.

Нагрузка от плит покрытия:

 кН,

где м – толщина стеновых панелей,

 м – вылет карниза.

Нагрузка от треугольной  распорной системы:

 кН.

Нагрузка от снега:

 кН.

Максимальная вертикальная нагрузка на колонну:

кН.

Нагрузка от ветра  принимается равномерно распределенной по высоте колонны:

кН/м,

 кН/м.

Усилие в ригеле от равномерно распределенной ветровой нагрузки:

 кН.

Усилие от нагрузки от стеновых панелей в ригеле:

 кН,

где кНм,

        см.

Изгибающий момент в  колонне на уровне верха фундамента:

• в левой колонне:

 кНм,

• в правой колонне:

 кНм.

Расчетная сила в колонне  на уровне верха фундамента:

• в левой колонне: кН,
• в правой колонне: кН.

6.2 Геометрические характеристики сечения

Колонна выполняется  в виде клееного пакета из черновых заготовок по сортаменту пиломатериалов 2 сорта сечением 40 х 175 мм. После фрезеровки черновых заготовок по пластам для склейки отбирают чистые доски сечением 33 х 167 мм. Клееный пакет принимаем из 16 досок общей высотой мм, что составляет 1/15 пролета. После склеивания пакета и фрезерования по боковым поверхностям его окончательное сечение       167 х 528 мм.

Геометрические характеристики принятого сечения:

• площадь: см²,
• момент сопротивления: см³,
• радиусы инерции: см, см,
• момент инерции: см⁴,
• момент сопротивления: см³.

6.3 Расчет сечения колонны на расчетное сочетание нагрузок

В плоскости рамы расчет на прочность проводят по формуле:

,

где при мм,

      при толщине досок 33 мм,

      – коэффициент условий работы,

      .

Изгибающий момент определяется по формуле:

,

где ,

,