Деревянные конструкции

Центральный болт.

Прикрепление раскоса к верхнему поясу осуществляется одним центральным  болтом d = 2,4 см. Расчетное число срезов болта п = 2.

Несущая способность этого соединения определяется:

– по смятию древесины (табл. 17 СНиП II-25-80):

кН,

где с = 14,2 см – ширина верхнего пояса;

k_a - коэффициент, учитывающий угол наклона усилия к волокнам (табл. 19 СНиП II-25-80);

– по изгибу болта:            кН;

Найденные величины превышают наибольшее усилие в раскосе N’_1-2 = 21,102 кН.

Металлические накладки прикрепляются  к раскосу четырьмя глухарями d = 2 см; l = 12 см – по два глухаря с каждой стороны раскоса.

Несущая способность прикрепления глухарями накладок к раскосу:

– по смятию древесины:    кН > 21,102 кН,

где а = l - d_н -0,2 = 12 – 0,8 – 0,2 = 11,0 см – длина защемления глухаря в древесине;

d_н – толщина накладки;  т – число глухарей.

– по изгибу нагеля:          кН > 21,102 кН.

Рис. 17. Чертеж промежуточного узла верхнего пояса.

Стальные накладки.

Накладки рассчитываем на растяжение и сжатие с учетом продольного  изгиба из плоскости фермы.

Сечение накладки 0,8´8,0 см.

Площадь сечения:

см²;

см².

Гибкость накладки из плоскости  фермы:

< 150,

где l₀ = 46,5×0,7 = 32,6 см – расчетная длина накладки при расчете на продольный изгиб, считая один конец закладки защемленным (табл. 71,а СНиП II-23-81).

Коэффициент устойчивости при l_х = 141 j = 0,356 (табл. 72 СНиП II-23-81).

Проверяем несущую способность  накладки:

– по прочности:

кН/см² < кН/см²;

– по устойчивости:

кН/см² > кН/см².

 

Средний узел верхнего пояса.

Каждый раскос с расчетным усилием, равным N_2-3 = 22,722 кН прикрепляется четырьмя глухарями d = 2,0 см, l = 12,0 см. (см. расчет промежуточного узла). В среднем узле осуществляется стык нижнего пояса при помощи накладок и вертикальных фасонок.

Длина швов для прикрепления уголков  к фасонкам определена в расчете  опорного узла фермы.

Рис. 18. Чертеж среднего узла нижнего пояса.

 

Нижний узел.

Раскосы с расчетными усилиями, равными N_1-2 = 13,728кН и N_2-3 = 15,348кН прикрепляется четырьмя глухарями d = 2,0 см, l = 12,0 см. (см. расчет промежуточного узла). В среднем узле осуществляется стык нижнего пояса при помощи накладок и вертикальных фасонок.

Длина швов для прикрепления уголков  к фасонкам определена в расчете  опорного узла фермы.

Рис. 19. Чертеж нижнего узла.

 

 

10. расчет и конструирование клееной колонны.

 

1. Расчет колонны

 

Колонна постоянного по высоте сечения  жестко закреплена к фундаменту. На нее шарнирно опирается опорный узел сегментной фермы с металлическим нижнем поясом. Из плоскости стойка закреплена вертикальными связями в концах и середине длины. На колонну действуют следующие нагрузки: вертикальная сосредоточенная нагрузка от собственного веса конструкции и веса снега на покрытии; горизонтальные равномерные нагрузки от давления ветра.

 

Ветровая   нагрузка.

Данная нагрузка является неравномерно распределенной и складывается из статической и  динамической составляющих.

где:

-нормативный скоростной напор  для данной местности (ветровой  район II г.Челябинск);

коэффициент учитывающий изменение  ветрового напора в зависимости  от высоты; Зависит от типа местности. Принимаю местность типа В, т.е. городские территории и лес, с высотой сооружений и элементов рельефа больше 10м.

 

Рис. 20. Ветровые нагрузки.

 

H ,м	k
< 5	0,5
10	0,65
20	0,85
30	1,05
40	1,1

- аэродинамический коэффициент, определяющий вид ветрового давления:

-для наветренной стороны (активное  давление) и  для подветренной стороны (отсос);

-коэффициент надежности по  нагрузке;

Для нахождения ветровой нагрузки выбираем три точки, в которых будем  определять значение нагрузки. Принимаем:

• 5 м ;
• 5,75 м ;
• 9,25 м ;

Ветровая нагрузка определяется по формуле:

-шаг конструкций;

Тогда для каждой точки имеем  следующие значения нагрузок:

1). Для наветренной  стороны:

2). Для подветренной  стороны

Эквивалентные линейные нагрузки:

q_э = q₁₍₅₎×a = 0,756×1.04 = 0,786 кН/м;

q¢_э = q_э×0.6/0.8 = 0,786×0.6/0.8 = 0,589 кН/м.

Ветровую нагрузку заменяют сосредоточенной  силой W, определяемой по формуле:

Где:  - высота фермы.

Отсюда:

1) Для наветренной стороны:

2) Для подветренной стороны:

     Статический расчет.

Рис. 21. Расчетная схема колонны.

 

Нагрузка от веса стенового ограждения:

,

Где     - вес 1 м² стенового ограждения;

- высота колонны (отметка  низа несущей конструкции).

Усилия в  стойках рамы.

Рама является единожды статически неопределимой системой. За лишнее неизвестное Х принимаем продольное усилие в ригеле, который считаем бесконечно жёстким.

;

;

_;

- эксцентриситет приложения  веса стенового ограждения.

Изгибающие моменты в заделке стоек:

Продольная сила:

        

Подбор сечения  стойки.

Расчет производится на действие продольной силы N и изгибающего момента M при первом сочетании нагрузок. Расчет на прочность производится по формуле:

,

где - изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок,

          определяемый  из расчета по деформированной  схеме по формуле

.

Здесь - коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы

           вследствие  прогиба элемента, изменяющийся  в пределах от 0 до 1 и 

           вычисляемый  по формуле

.

Колонна принимается дощатоклееной, постоянного по высоте сечения.

Фактическая высота колонны:     м,

где Н₁ – высота колонны от уровня пола до низа ригеля;

Н_ф – отметка верха фундамента;

Расчетная схема колонны принимается  в виде центрально сжатого стержня  с жестким закрепление внизу и шарнирным – вверху.

Расчетная длина колонны в плоскости и из плоскости рамы:

м,

где m - коэффициент расчетной длины, принимаемый по п. 4.21 СНиП II-25-80.

 

Принимаем стойку прямоугольного сечения. Ширину колонны принимаем равной 14,2см (из досок сечением 5х15см за вычетом 0,8см наострожку), после острожки с двух сторон толщина досок составит 4,4см.

Примем сечение, склеенное из 12досок, тогда высота сечения  .

Принятые размеры удовлетворяют  требованиям норм:

Проверим принятое сечение колонны  на совместное действие нормальной силы и изгибающего момента по формуле в плоскости изгиба: 

 

  ; 

Гибкость стойки:

; 

Сечение стойки из плоскости изгиба проверяем по формуле:

Гибкость стойки:

Коэффициент продольного изгиба j следует при гибкости элемента l≥70:

 

Получим сечение 14,2´52,8см (рис. 22).

 

Рис. 22. Сечение колонны.

 

 

2. Расчет и конструирование узла защемления колонны в фундаменте.

Продольная сила N = 18712,5 кг. Изгибающий момент М=3230,6 кг м

_{Момент  сопротивления клееной  колонны:}

Гибкость колонны найдем по формуле:

Коэффициент, учитывающий  дополнительный момент от продольной силы при деформации стержня найдем по формуле:

Проверим принятое сечение  на совместное действие нормальной силы и изгибающего момента. Нормальное напряжение сжато-изгибаемого стержня  равно:

 

- сжатие

- растяжение

Найдем положение нейтрального слоя:

Равнодействующая сила сжимающих напряжений в сечении  равна усилию в анкерных болтах.

Эксцентриситет равнодействующей найдем по формуле:

Расстояние от равнодействующей эпюры сжимающих напряжений до оси действия усилия в анкерных болтах:

Нагрузка от напора скоростного  ветра q = 76,8 кг/м.

Изгибающий момент:

М

= q l /2 +N·е = 76,8·5,75 /2 + 18712,5·0,1996 = 5024,6 кг·м.

Максимальная растягивающая сила:

N

= М / е - N/2 = 5024,6/0,384 – 18712,5/2 = 8100 кг.

Принимаем болты d = 20 мм, двухсрезные n = 2.

По изгибу:

Т

= m ·2,5d = 1,2·2,5·2 = 12 кН = 1200 кгс;

По смятию древесины Т = m ·0,5b·d = 1,2·0,5·14,2·2= 17,04 кН = 1704 кгс.

 

Требуемое число болтов для крепления  двух столиков:   

n

= = 3,375 шт. Принимаем 4 болта, расположенных в 2 ряда.

Требуемое сечение анкерных тяжей по нарезке:

А

= 2,41 см .

Принимаем  анкерные болты d = 25 мм.

 

Проверка прочности  клеевого шва.

Выполним проверку прочности  клеевого шва от действия усилия в анкерных болтах.

Длину шва, т.е. расстояние от подошвы  фундамента до выреза в стойке принимаем  h_ш = 50 см.

Расчетное сопротивление клеевого шва на скалывание:

Напряжение в клеевом шве

 

_{Условие выполняется.}

 

11. Указания по изготовлению и монтажу элементов покрытия.

 

Распиловку бревен на доски производят в лесопильных цехах на пилорамах, ленточных и круглопильных стойках. Бревна, предназначенные для распиловки, должны храниться в условиях, предохраняющих лесоматериал от загнивания. Наиболее простой способ предохранения от грибковых поражений - сохранение в древесине влажности 100 %. Поэтому бревна перед распиловкой хранят в водных бассейнах.

Сушку производить в сушильных  камерах до влажности досок 8% по наружной поверхности. Перед механической обработкой выгруженные из камеры доски должны храниться в течении 3-х суток в помещении с температурой воздуха 10-22°С и влажностью воздуха 60-70 % с целью выравнивания влажности по сечению.

Высушенные и выдержанные доски подвергать калибровки на строгальных станках.

Затем производится раскрой досок  по длине, при котором удаляются  участки с недопустимыми пороками и дефектами.

Стыкование заготовок производить  зубчатым соединением. После стыковки снова производить механическую обработку.

Клей на поверхности заготовок  производить механизированным способом (клеевые вальца). Давление при запрессовке прямолинейных дощатых элементов колонн должно быть 0.3-0.5 МПа. Запрессовку производить в винтовых прессах. После запрессовки клееные блоки выдержать в условиях цеха ещё 24 часа. Затем произвести фрезерование на станках, с целью удаления неровностей, излишек клея и т.д. Отделку элемента завершить окраской за 2 раза водостойкой эмалью.

Элементы защищать от влажности  при хранении и транспортировании упаковкой из синтетической клеёнки.

При монтаже захват элементов при  подъеме можно производить только в местах, помеченных на изделии в соответствии с рабочими чертежами.

Перед монтажом должны быть выявлены и устранены дефекты, которые могли возникнуть в элементах при транспортировании.

Подъем конструкций должен производиться  с помощью специально рассчитанных траверс и стяжек. Перед подъемом все соединения будут плотно подогнаны  и стянуты. До начала монтажа должны быть выверены опорные площадки, на которые будут устанавливаться конструкции.