Деревянные конструкции

см

 

Проверяем принятое сечение  пояса в середине крайней панели при полном загружении снеговой нагрузкой:

 

М_расч = 43,59 – 180,58 • 0,1 = 25,53 кН • м;

 

 

 

Ввиду большого запаса прочности  проверку на одностороннее загружение снегом не производим.

 

Нижний пояс.

 

Расчетное усилие U₂ = 200,56 кН.

Необходимая площадь поперечного сечения металлического пояса:

 

 

Принимаем сечение пояса  из двух уголков 63 х 40 х  5 мм с общей  площадью

4,98 • 2 =9,96  > 9,55 см².

 

Стойки.

 

Расчетное усилие сжатия V₁ = 59,1 кН, расчетная длина l_ст = 3м.

Задаемся гибкостью = 120 < [150], при которой высота сечения стойки

 

Принимаем стойки из трех досок толщиной 38 мм, шириной 170 мм.

Проверяем принятое сечение 114 X 170 мм.

Фактическая гибкость:

;

 

Нормальные напряжения

 

 

Раскосы.

 

Расчетное усилие D₁ = 35,61кН , расчетная длина 1_р = 7 м.

Задаемся гибкостью  = 120 < [150], тогда

 

 

Принимаем раскосы из пяти досок толщиной 38 мм шириной 170 мм.

Проверяем сечение 190 X 170 мм:

;

Напряжение

 

 

Расчёт и  конструирование узлов.

 

Карнизный узел Б. Торцовый швеллер подбираем по изгибу от равномерно-распределённой нагрузки:

 

 

Изгибающий  момент

 

Требуемый момент сопротивления:

 

Принимаем швеллер № 18а с  .

Для сохранения высоты площадки смятия h_см = 17,2 см навариваем на стенку швеллера лист высотой h_ст = 17 см, шириной 17 см. Находим толщину листа из условия его изгиба от давления торца верхнего пояса (без учета работы на изгиб стенки швеллера):

Лист укреплен вертикальным ребром жесткости  .

Рассматриваем участок 1 размером 85 Х 170 мм как пластинку, опертую по контуру, в которой изгибающий момент в полосе шириной 1 см равен:

 

  , где а = 0,118 — коэффициент при соотношении сторон пластинки 17/8,5 = 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем толщину  стенки:

 

; принимаем 

 

Горизонтальный лист проверяем на изгиб от опорного реактивного  давления стойки , принятой сечением b х h =170 х 190 мм.

 

Реактивное давление на лист:

 

Давление верхнего пояса на лист:

 

Расчетное давление на правый участок листа

 

Изгибающий момент в  плите, опертой на три канта c отношением сторон  ¹¹/₇ = 0,64

в полосе шириной 1 см :

 

Требуемая толщина листа:

 

 

Принимаем горизонтальный лист толщиной

 

Для прикрепления швеллера к фасонке ручной сваркой электродами Э-42 при высоте швов h_ш = 6 мм с каждой стороны необходима следующая длина швов:

 

Для крепления нижнего  пояса к фасонке длина швов высотой hд = 6 мм определяется по формулам:

на обушке

 

на пере

 

 

Промежуточный узел В верхнего пояса .

 

Расчетные усилия: 0₁ =0₂ = -180,58 кН, V₁=59,1 кН.

 

Усилия от одного элемента верхнего пояса на другой передаются лобовым упором через площадки смятия с h_см = 17,2 см. Глубина прорези для создания эксцентриситета е = 10 см равна 2е = 20 см. Стык перекрывается с двух сторон накладками сечением 114 X 170 мм на болтах d=12 мм.

 

Усилия от стойки передаются на верхний пояс через площадку смятия под торцом стойки. Расчетное сопротивление  древесины ели местному смятию поперек  волокон находим по формуле:

 

 

Требуемая площадь смятия

 

Проектируем подбалку из древесины твердой породы, например дуба.

 

Длина подбалки находится из условия  смятия древесины элементов верхнего пояса поперек волокон в опорных  сечениях: 

 

Принимаем длину подбалки из условия  постановки с каждой стороны пары глухарей

d = б мм:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Толщину подбалки находим из условия  изгиба по расчетной схеме от нагрузки:

 

Изгибающий момент консоли

Требуемая толщина подбалки:

 

; принимаем 

 

Промежуточный узел Д нижнего пояса .

 

Расчетные усилия: U₁ = +192,36кН , U₂ = +200,56кН ,  D₁ = -35,61кН , V₁ = -59,1кН.

Для крепления к узлу уголков  нижнего пояса необходимая длина  сварных швов высотой 

h = 6 мм для элемента БД: по обушку 140 мм, по перу 100мм; для элемента

ДД'  соответственно 150мм и 110мм.

Усилие сжатия от раскоса D₁ =  -35,61кН передается на металлические диафрагмы узла.

 

Давление на вертикальную диафрагму:

 

Изгибающий момент в диафрагме  как пластинке, опертой по трем сторонам, при 

¹⁷/₁₈ = 0,94 и :

 

 

 

Требуемая толщина вертикальной диафрагмы:

 

, принимаем 

 

Горизонтальную диафрагму  рассчитываем на давление от стойки

 

Рассчитываем участок 1, опертый по трем сторонам. При соотношении сторон

6,6/17 = 0,38 коэффициент  = 0,06 и M1 = 0,06 • 0,3 •

 

Требуемая толщина листа

, принимаем  .

 

Вертикальное ребро, поддерживающее горизонтальную диафрагму, рассчитываем как балку на двух опорах, нагруженную сосредоточенной силой V1. Принимаем толщину ребра = 12 мм, тогда требуемая высота его:

, принимаем 80мм.

 

Коньковый узел Г .

 

Отдельные полуфермы, поступающие на стройплощадку, соединяются между собой парными деревянными накладками сечением 114 х 170 мм на болтах d = 12 мм и металлическими фланцами на болтах d = 12 мм. Необходимый эксцентриситет обеспечивается прорезью 260 мм.

Сжимающее усилие в раскосе D₁ = -35,61кН передается парными накладками из швеллеров  №12 на фланцы через швы на торцах швеллеров. Швы воспринимают усилие на срез и на сжатие .

Напряжения в швах высотой  и общей длиной в одном швеллере проверяем по формулам:

 

;

 

Суммарные напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сжимающее усилие от раскоса  на швеллеры передается через распорку из швеллера №10. Напряжение изгиба в распорке:

 

, где  -для швеллера  №12.

 

Проверяем сварные швы, прикрепляющие распорку к швеллерам, длиной

2 (5,2 • 2 +10,4) = 41,6 см:

Растягивающее усилие воспринимается двумя болтами d = 12 мм.

При одностороннем загружении фермы снегом в узле появляется поперечная сила

Q = Рсн/2 = 13,2кН. Это усилие вызывает срез четырех болтов d = 12 мм.

Напряжение среза в  болтах:

Для уменьшения свободной  длины нижнего пояса и его провисания предусматриваем подвеску из арматурной стали d = 10 мм.

 

 

Опорный узел А.

 

Ферма опирается на колонны  через обвязочные брусья, выполняющие  роль горизонтальных распорок вертикальных связей жесткости между колоннами. Высоту обвязочного бруса подбираем по предельной гибкости = 200 при расчетной длине 6 м.

 

; принимаем  .

 

Ширину обвязочного  бруса назначаем равной ширине опорной  стойки — 19 см.

Необходимая длина горизонтального опорного листа находится из условия местного смятия обвязочного бруса поперек волокон при:

 

 

; принимаем 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Толщину опорного листа  находим из условия изгиба консольных участков длиной 7 см от реактивного давления:

 

Изгибающий момент в  консоли шириной 1 см:

 

 

Требуемая толщина листа

 

 принимаем 

 

Проверяем опорную стойку  на продольное сжатие.

Гибкость:

 

 

Коэффициент продольного изгиба:

 

Напряжения

 

Расчет  клеедощатой армированной балки.

 

Спроектировать и рассчитать балку покрытия одноэтажного промышленного здания с температурно-влажностными условиями эксплуатации В2. Пролет 12м, шаг конструкций 5,5м. Материал балок – сосна. Ориентировочно задаемся коэффициентом армирования и применяем симметричное армирование.

 

Статический расчет.

 

(см. расчёт фермы).

 

(см. расчёт фермы).

 

Собственный вес балки:

 

 

- коэффициент собственного веса  фермы;

- коэффициент перегрузки для  собственного веса.

 

Расчётная снеговая нагрузка:

 

Полная расчётная нагрузка на 1 м. пог. балки:

 

Расчётный пролёт балки: l=12-2*0,1=11,8м.

 

 

 

 

Конструктивный расчёт:

 

 

Принимаем балку прямоугольного сечения.

.

Компонуем прямоугольное  сечение из досок с учетом острожки , шириной 135мм, .

Армирование осуществляем  стержнями класса А-II диаметром ,  .

Площадь древесины балки  . Реальный коэффициент армирования .

Приведенные к древесине  геометрические характеристики:

  ;

;

.

Проверка прочности  балки:

Условие выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прочность клеевого шва:

.

Условие выполняется.

 

Устойчивость плоской  формы деформирования

, где 

.

 

Проверка прогиба балки:

;

.

 

 

 

 Расчет  составной балки на пластинчатых  нагелях

 

Статический расчет.

7.1. Нагрузка от веса  ограждающих конструкций

  

7.2. Снеговая нагрузка:

  

7.3. Нагрузка от веса  балки:

- коэффициент собственного веса  фермы;

- коэффициент перегрузки для  собственного веса.

7.4. Полная нагрузка  на 1 м²:

7.5. Расчетный пролет  балки с учетом опирания:

l=12-2*0,15=11,7 м

7.6. Определяем усилия:

 

Зададимся b=250мм, R_и=16 МПа

Из расчета прочности k_w=0,9

7.7. Расчет несущей  способности 1 связи

7.8. Определяем количество  связей

7.9. Проверка возможности  их расстановки по длине балки  на расчетном участке

08*l/n=21см

 

  Статический расчет стоек

, .

Собственный вес балки:

 

Расчётная снеговая нагрузка:

 

 

 

 

 

;

.

Нормативное значение ветрового  давления:

;

;

;

;

.

Расчетные схемы стоек:

;      ;    ;

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  стойки С-1 (клееная стойка).

 

Предварительный подбор сечения колонны из условия предельной гибкости:

;

.

Принимаем, что для изготовления колонн используются доски шириной 225мм и толщиной 40мм. После острожки толщина досок составит 40-7=33мм, по ширине 225-15=210мм. Тогда h_к=15∙33=495мм, b_к=210 мм.

F=bh=21∙49,5=1039,5см ;

I= = ;

W= = ;

Проверка прочности  поперечного сечения стойки по нормальным напряжениям:

;

;

;

;

;

;

;

.

Проверка устойчивости плоской формы деформирования:

 

Принимаем, что распорки по рядам стоек С-1 идут только по верху колонн. Тогда lp=H=5,5м; l0=Н=5,5м.

Должно выполняться условие:

;

где, R_И=R_С=15,28 МПа,

n=2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования.

;

;

;

;

;

;

.