Принимаем величину эксцентриситета
e=3,5 см , при котором обеспечивается минимальный
размер площадки смятия, производим проверку
сечения пояса в середине крайней панели
при полном загружении снеговой нагрузкой.
N1/Fбр+M*Rc/ξ*kw*Wрас* Ru =27910/202,5+198990 *150/0,21*1,15*455,63*150=
=1945кг/см2<150 кг/см2
-условие
не выполняется, следовательно увеличиваем
размер сечения.
Принимаем
сечение 15х45 ( 10досок, толщиной 45мм)
Отношение
h/b=45/15=3 см < 5 см.
Площадь поперечного сечения:
Fбр.=b*h=15*45 =675 см2
Гибкость определяется по формуле:
λ=l/(0,289*h)=202.5/0,289*45=15,6
Момент сопротивления:
Wрас=(b*h2)/6=15*45^2/6=5062,5 см3
Коэффициент учитывающий дополнительный
момент от продольной силы при деформации
пояса равен:
ξ=1-( λ2*N1/3100* Rc*Fбр)=1-(243,4*27910/3100*150*675)=0,98
Проверку принятого сечения начинаем
с определения минимальных размеров
площадок смятия в узлах8,3(2,3).
Минимальную высоту вертикальной торцевой
площадки в опорном узле определяем по
формуле:
а= N1/b* Rc=27910/15*150=12,4 см
Такой же минимальный размер
торцевых площадок принят в
узлах Величину эксцентриситета
е продольной силы получим
приравняв напряжение в поясе
по середине панели и по
краям:
N/Fбр+((M0-N*e)/ξ*kw*Wрас* Ru )=N/F+(N*e* Rc/kw*Wрас* Ru);
e=
M0/ N1*( ξ+1)= 306138 /27910*(0,98+1)=5,55см
Принимаем величину эксцентриситета
e=5,55 см , при котором обеспечивается минимальный
размер площадки смятия, производим проверку
сечения пояса в середине крайней панели
при полном загружении снеговой нагрузкой.
N1/Fбр+M*Rc/ξ*kw*Wрас* Ru =27910/675+198990 *150/0,98*1,15*5062,5*150=
=75,88
кг/см2<150 кг/см2
условие
выполняется.
Нижний пояс
Максимальное расчетное усилие, воспринимаемое
нижним поясом фермы, рассчитано в ПК BASE
и равно:N2=25720 кг. Величина сечения нижнего пояса принимается
одинаковой по всей длине.
Требуемая
площадь поперечного сечения нижнего
металлического поясаопределяется по формуле:
где R = 2350 кг/см2 – расчетное сопротивление из стали
маркиС235.
Таким образом,
принимаем сечение из двух стальных равнополочных
уголков 2∟70х5 (по ГОСТ 8509-93) с общей площадью
Аs = 13,72 см2>Атр = 10,94см2.
Расчет раскосов фермы
Раскос 2-7.Максимальное растягивающее
усилие в раскосе длиной l0=325 см равно =9320 кг. Задаемся сечением
раскоса из бруса с размерами 200х200 мм,
тогда площадь сечения
Определяем гибкость
раскоса по формуле:
Следовательно,
коэффициент
Напряжение
в раскосе равно:
– условие
выполняется.
Раскос 3-7.Максимальное растягивающее
усилие в раскосе длиной l0=484 см равно =-4610 кг. Задаемся сечением
раскоса из бруса с размерами 200х200 мм,
тогда площадь сечения
Определяем гибкость
раскоса по формуле:
Следовательно,
коэффициент
Напряжение
в раскосе равно:
– условие
выполняется.
- Расчет и конструирование узлов фермы
Узлы ферм конструируют
в следующем порядке: к осевым линиям привязывают
поясные уголки и деревянные брусья по
центру тяжести. При этом осевые линии
соединенных уголков и брусьев пересекаются
в 1 точке. Чтобы уменьшить сварочные растяжения
края свариваемых элементов решетки не
доводят до поясов на расстояние 40-50мм.
Далее определяют длину швов для крепления
стержней в узле и по этой длине определяют
требуемые размеры фасонки. чтобы сечение
элементов ферм из двух уголков работали
как единый стержень уголки соединяют
между собой прокладками. Прокладки имеют
ширину 60-80мм, а длина их на 10-25мм больше
длины уголка.
Применяем сварку
полуавтоматическую в среде углекислого
газа. Сварочная проволока СВ-08Г2С. Диаметр
проволоки 2см.
Расчетное сопротивление
металла шва Rwf=2200кгс/см2(табл.
56 [12]); βf=0,8.
кгс/см2 - расчетное сопротивление по границе
сплавления;
кгс/см2 – нормативное сопротивление по
временному сопротивлению для стали С235(табл.
51 [12]); βz=1
Несущая способность
углового шва:
- по металлу
шва:
βf·Rwf=0,8·2200=1760кгс/см2;
- по границе
сплавления:
βz·Rwz=1·1665=1665кгс/см2
Т.к. βz·Rwz<βf·Rwfрасчетшвоввыполняемпограницесплавления(β·Rw)min=1665кгс/см2.
Необходимую длину
швов находим по формуле:
,
где N – усилие в металлическом
стержне;
kf–катет шва принимаем
равным 0.6 см
Полученные по расчету длину швов округляем
в большую сторону до 10 мм. Если по расчету
длина шва получилась меньше 50 мм, то принимаем
шов 50 мм.
Узел опорный
Узел 1
Соединение верхнего пояса с
нижним осуществляется лобовым
упором в плиту сварного башмака.
Толщину фасонок принимаем конструктивно
0,8 см.
Расчетные
усилия:
а) Расчет
приварки уголков нижнего пояса.
Определим длину сварного шва
одного уголка по формуле:
, где
- коэффициент,
учитывающий ручной метод сварки,
- толщина
углового шва.
расчетное
сопротивление углового шва срезу при
сварке стали электродами Э-42.
Принимаем длину швов:
по обушку
по перу
б) Определяем
длину шва для прикрепления упорного швеллера
к фасонкам:
,
Конструктивно принимаем упорный
швеллер №40 длиной 15 см, равной ширине
верхнего пояса.
Фактическая длина швов по
внутренней стороне стенки и
по наружным сторонам полок
равна:
в) Проверяем
упорный швеллер из условия смятия в месте
упора верхнего пояса:
, где
площадь
смятия древесины
г) Определяем
размеры опорной плиты башмака.
Опорная реакция фермы
Размеры
опорной плиты принимаем конструктивно:
ширина:
длина:
д) Реактивное
давление на опорный лист
Момент
в консольной части плиты
Момент
в средней части плиты
, где
- ширина
консольной части плиты,
- погонная
нагрузка на полосу плиты шириной
в 1см.
Принимаем
наибольший изгибающий момент
д) Определяем
необходимую толщину опорной плиты:
см.
Рисунок 9. Конструирование узла 1
Коньковый
узел
Узел
2
Коньковый
узел решаем лобовым упором с перекрытием
стыка парными деревянными накладками
с упором в них сжатых раскосов, передающих
усилие через стальные наконечники.
Число болтов nб в симметричном соединении определяем
по формулам п.5.13 и примечания 7 табл.17
СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»:
,
где: N1 - расчётное усилие, возникающее
в верхнем поясе,
N1=27910 кгс;
Т - наименьшая
расчётная несущая способность болта;
nш - число
расчётных швов (плоскостей среза) одного
болта, nш = 2;
Задаёмся диаметром болта d = 2,4 см и толщиной
деревянной накладки 17 см.
a – ширина
крайнего элемента (накладки), а=17 см;
d – диаметр
болта, d=2,4 см;
с – ширина
верхнего пояса по расчёту – 15 см;
Условие смятия
крайнего элемента:
Условие смятия
среднего элемента:
Условие изгиба
болта:
Но не более:
Для расчёта
принимаем минимальное усилие Т = 1685 кгс
РасчЁт размеров накладки на коньковый
узел.
Согласно
СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»
п.5.18, расстояние между осями цилиндрических
нагелей вдоль волокон древесины S1, поперек волокон S2 и от кромки элемента S3 указанные на рис. 5.1. для стальных
нагелей следует принимать:
Рисунок 10. Схема
расположения болтов в соединении.
Для болтаd = 2,4 см:
Принимаем накладку из бруса 100х520, длиной
820 мм
Рисунок 10. Конструирование узла 2
Узел нижнего пояса
Узел 3
Узел представляет
собой стык нижнего пояса и раскосов, которые
присоединяются к вертикальным фасонкам
через стальные накладки и фиксируются
болтами.
Вертикальные
фасонки принимаем конструктивно, толщиной
по 0,8 см.
Определим длину шва, необходимого для
крепления нижнего пояса к фасонкам:
Принимаем длину шва:
– по обушку:
– по перу:
Определяем длину швов для прикрепления
одного уголка раскоса к фасонке:
Принимаем длину шва:
– по обушку:
– по перу:
Ширина горизонтальной пластины:
где 20 мм - на прихватку сваркой. Толщину
пластины примем конструктивно 0,8 см.
А длину возьмем конструктивно lпл.=210 см.
Рисунок 11. Конструирование узла 3
5.Обеспечение
пространственной устойчивости здания
Связевые фермы в конструкциях
зданий устанавливаются для создания
пространственной жесткости и устойчивости конструкции.
Жесткости покрытия из настила
недостаточно для восприятия ветровой
нагрузки и закрепления плоскостных деревянных
конструкций в проектном положении. В
этом случае в плоскости верхних поясов
ферм необходимо устройство горизонтальных
связей. Так как здание каркасное, то необходимо устройство
горизонтальных связей в торцевых
частях и по его длине на расстоянии
не более 20м.
Чтобы создать жесткое геометрически
неизменяемое в продольном
направлении
покрытие предусматриваются вертикальные
связевые фермы, устанавливаемые через
пролет.
Вертикальные связевые
фермы и горизонтальные связи
проектируются из стальных уголков, так как шаг
основных конструкций равен 6м.
Для обеспечения устойчивости
клеефанерных балок и пространственной
жесткости конструкции покрытия предусматриваются
связевые распорки из клееных деревянных
балок (так как шаг основных конструкций равен
6м).
6.Мероприятия по обеспечению долговечности
и огнестойкости деревянных конструкций
6.1 Защита деревянных конструкций от
гниения
Конструкционные меры защиты - обеспечение
воздушно-сухого состояния деревянных
элементов здания, что достигается устройством
гидро-, пароизоляционных слоев, препятствующих
увлажнению древесины грунтовой, атмосферной
или конденсационной влагой, или обеспечением
надлежащего режима для удаления из древесины
влаги. В данном случае в конструкции щитов
покрытия в качестве пароизоляции применяем
полиэтиленовую пленку толщиной 2мм. Для
предотвращения увлажнения атмосферными
осадками по защитному слою настила покрытия
наклеиваем 3 слоя рубероида
Для предотвращения
увлажнения атмосферными осадками
предусмотрено увеличение свеса
крыши и надлежащего отвода
воды с крыши.
По поверхности
грунта устраивают гидроизоляцию,
для предотвращения попадания
лишней влаги в помещение.
Под опорными
частями деревянных балок и
ферм (т.е. в местах соприкосновения
дерева с кирпичной кладкой) предусматриваются
гидроизоляционные прокладки из
двух слоев рубероида. Под балками
устраивается деревянная подушка.
В опорных узлах
балки и фермы со стороны
наружных стен необходимо утеплить
пенопластами, при этом оставить
зазор >5см между торцом балки
и утеплителем.
Необходимо поддерживать влажностный
режим (не более 20% влажности воздуха),
а также температура в помещениях не должна
сильно колебаться.
Чтобы не допустить
излишнего увлажнения деревянных
конструкций необходимо обеспечить
достаточно хорошую вентиляцию
помещения.
Химические меры защиты.
Для деревянных элементов
фермы, а также для прогонов
покрытия в качестве пропитки
применяют способ горячехолодных
ванн. Сущность этого способа
заключается в том, что при
нагреве в древесине возникает
избыточное давление, в результате
чего паровоздушная смесь вытесняется
из
поверхностных слоев материала. При охлаждении
в древесине (из-за конденсации пара) возникает
разрежение, и раствор в результате разности
давлений всасывается в древесину. Деревянные
элементы прогревают в ваннах водорастворимыми
антисептиками при температуре 90-950С в течении от 30 мин до 10 ч, затем
древесину помещают в ванну с раствором
при температуре 200С.
Максимальная
глубина пропитки при этом
может достигать 10 мм.
Для брусчатых ребер панелей покрытия
для пропитки использовать антисептик
ХМБ-444 (ТУ 65-14-23-75): - трудновымываемый антисептик.
Деревянные элементы фермы пропитывать
химическим составом ББ-32 (ГОСТ
23787.6-79), который является легковымываемым,
но не вызывает коррозии металла и безопасен
для людей и животных.
Этот же антисептик
(ББ-32) использовать для пропитки
клеефанерных балок, связевых распорок
и деревянных подушек под балки.
Данные деревянные элементы подвергаются
поверхностной обработке при
помощи кисти или валика антисептиком,
нагретым до температуры 60-900С. Нагревать раствор можно 2 раза
через 2 часа. На долговечность ЛКП оказывает
влияние и толщина. С увеличением толщины
покрытия возрастает вероятность разрушения
пленки вследствие роста внутренних
напряжений при старении покрытия, которые
суммируются с циклическими деформациями.
Поэтому толщину покрытия
назначают в пределах 60-120 мкм, что
составляет примерный расход 200-400
г/м2 поверхности.
Деревянные элементы в местах соприкосновения
с металлом обмазываются антисептической
пастой.
Все металлические элементы окрасить
масляной краской за 2 раза.
Не следует обрабатывать деревянные
торцы балок и ферм в опорных узлах обмазочными
составами.
6.2 Защита деревянных конструкций
от возгорания
Конструкционные меры защиты.
По пожарной опасности данное здание
относится к классу К3.
При использовании деревянных конструкций
следует соблюдать мероприятия по их защите
от возгорания. С этой целью в помещениях
с клеефанерными балками не следует длительное
время поддерживать температуру внутреннего
воздуха выше 350С, а в помещениях с деревянными фермами
покрытий выше 500С.