Анатомия человека

    Принимаем клееные блоки верхнего пояса из 30 слоёв фрезерованных с четырёх сторон досок. Сечение досок до фрезерования 4×15,5 см, а после фрезерования – 3,3×15 см

m_б=0,85, т.к. высота более 90 см и близка к 100 см [1,табл.7]

R_c=R_и=0,85·11 МПа=93,5 кгс/см² [1,табл.3, п. 1в]

Геометрические  характеристики этого сечения составят:

Прочность панели верхнего пояса обеспечена.

Расчёт на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изогнутых панелей верхнего пояса фермы производим, исходя из предположения о том, что связи их будут раскреплять их по концам и в средней части. Расчёт ведём по пункту 4.18 [1].

 

Устойчивость  плоской формы деформирования панелей верхнего пояса фермы обеспечена.

Проверяем подобранное сечение  верхнего пояса по элементу 23 (панель АБ) по 1 комбинации (собств. вес + снег 1): N=-72,503 т, М=– 4,300 т·м.

Прочность панели верхнего пояса:

Прочность панели верхнего пояса  обеспечена.

Устойчивость плоской формы деформирования сжато-изогнутых панелей верхнего пояса фермы:

Устойчивость  плоской формы деформирования панелей верхнего пояса фермы обеспечена.

Окончательно, принимаем клееные блоки верхнего пояса из 30 слоёв фрезерованных с четырёх сторон досок сечением 3,3×15 см.

 

2.4.2 Подбор  сечения элементов нижнего пояса

 

Расчетные длины  в плоскости фермы:

l_y = l_г – для поясов, опорных стоек и опорных раскосов;

Расчетные длины  из плоскости фермы:

l_z = l₁ – для всех элементов фермы;

l₁ – расстояние между узлами, закрепленными от смещения из плоскости фермы.

Гибкость в  плоскости фермы:   λ_у= l_у / i_у;

Гибкость из плоскости фермы:   λ_z = l_z / i_z;

[λ] = 400 – для растянутых  элементов;

Для растянутых элементов (+N): 

Расчётные усилия принимаем по 2 элементу (панель ЖЗ) по 1 комбинации (собств. вес + снег 1): N=66,60 т, М=0,077 т·м

В первом приближении требуемая площадь уголков составит:

Принимаем нижние пояса из 2 уголков ∟125х60х8 ГОСТ 8510-86*.

Геометрические характеристики:

А=31,96 см², I_y = 451,24 см⁴, z₀ =4,05 см, r_y=3,76 см

Собственная масса 1 погонного метра 2 уголков: g = 2*12,53=25,06 кг/м.

Расчетная длина l_y=l_z=6,0 м.

Момент от собственного веса пояса:

Должно выполняться  два условия: σ ≤ R_y∙γ_c и λ ≤ [λ]

Напряжения  в поясе:

; 

Принятое сечение  нижнего пояса удовлетворяет  условиям прочности и гибкости.

Рисунок 10 –  Сечение нижнего пояса  

2.4.3 Расчёт раскосов

 

Для унификации принимаем все раскосы одинакового  сечения. Ширину сечения раскосов принимаем 15 см из удобства крепления (такую же, как и в верхнем поясе ширина).

Высоту поперечного  сечения раскоса находим из предельной гибкости. Самые длинные раскосы  ЖВ=ГИ  имеют расчетную длину l₀=5,15 м. Задаемся гибкостью раскосов [λ] = 150 и определяем высоту поперечного сечения:

Принимаем раскосы  изготовленными из прямоугольных деревянных брусьев сечением15,5х15,5 см, с учетом острожки (для выравнивания поверхностей) 15х15 см. Площадь сечения раскосов:

А=15*15=225 см².

Для растянутых элементов (+N):  

Для сжатых элементов (–N):  

[λ] = 150 – для  прочих сжатых элементов, для  раскосов [1,табл. 14].

Т.к. для 3 сорта  ели  расчетного сопротивления на растяжение вдоль волокон не предусмотрено СНиПом II-25-80, то берем в расчет 2 сорт ели.

1) Раскос БЖ=ИД, расчетная длина l₀=2,96 м

а) сжатие N_сж = -4,38 т (2 сочетание)

б) растяжение N_р=3,0 т (1 сочетание)

2) Раскос ЖВ=ГИ, расчетная длина l₀=5,15 м

а) сжатие N_сж = –3,54 т (1 сочетание)

б) растяжение N_р=4,95 т (2 сочетание)

 

3) Раскос ВЗ=ГЗ, расчетная длина l₀=4,62 м

а) сжатие N_сж = –2,91 т (2 сочетание)

б) растяжение N_р=2,97 т (2 сочетание)

 

2.5 Конструирование фермы

 

Расчёт крепления  стальных пластинок-наконечников к  раскосам.

Раскосы крепятся к узлам с помощью стальных накладок сечением 100х8 мм. Пластинки-наконечники прикрепляются к раскосам болтами-нагелями d=30 мм. Расчетная несущая способность Т на один срез болта [1,табл. 17]:

из условия  смятия среднего элемента Т_см = 50cd = 50·15·3,0 =2250 кгс

из условия  изгиба нагеля Т_и = 180d² + 2a² ≤ 250d²

Т_и = 250d² = 250·3,0² =2250 кгс

Т_и = 180d² + 2a² = 180·3,0²+2·1,5²= 1624,5 кгс

В расчет берем  Т_мин= Т_и = 1624,5 кгс.

Необходимое число  нагелей-болтов

Принимаем 2  болта-нагеля d=30 мм для всех раскосов.

 

Напряжение  растяжения в пластинке:

В узлах около  верхнего пояса у торца раскоса  ставим болт-нагель d=31мм для уменьшения расчетной длины. При проверке пластинок на продольный изгиб расчетная длина принимается равной расстоянию от узлового болта до стяжного болта у торца раскоса  l₀=485

Гибкость  => условие не выполняется

Находим толщину  пластинки из предельной гибкости: . Принимаем толщину пластинки 12 мм.

φ=0,315 [4, табл. 72]

Сечение стальных накладок принимаем 100х12 мм.

 

Проектирование  опорного узла.

Проектируемый узел сваривается из стальных листов, образующих башмак, раскрепленный изнутри уголком. Верхний пояс упирается в упорную плиту, усиленную ребрами жесткости, приваренную к щекам башмака.

Снизу фасонки (щеки башмака) приварены к опорной плите. Нижний пояс крепится к щекам башмака сварными швами.

Конструктивно принимаем щеки башмака толщиной 10 мм.

А) Упорная плита 

Определяем  площадь опирания торца верхнего пояса на упорную плиту из условия смятия:

Тогда длина  плиты составит .

Принимаем по конструктивным соображениям длину плиты 450 мм.

Опорную плиту  рассчитываем как контурную, опертую  на 4 стороны (канта). Смятие торца верхнего пояса (фактическое напряжение):

В пластинке, опертой  на 4 канта, изгибающий момент в центре пластинки, вычисленный для полосы шириной 1 см в направлении короткой стороны а будет равен: , где

b/a = 150/ 200 = 0,75 ≤ 2; α = 0,048 по табл. 8.6 Е.И.Беленя «Металлические конструкции», М., Высш.шк., 1986.

По моменту  вычислим толщину упорной плиты:

 

Принимаем толщину  опорной плиты t_уп = 24 мм.

_{Рисунок 11 –Упорная плита, усиленная ребрами жесткости}

 

Проверяем плиту  с ребрами как балку пролетом, равным расстоянию между осями щек: .

Расстояние  от грани до центра тяжести сечения (рис.14):

Момент инерции сечения:

Тогда

 

Б) Опорная плита

Определяем  размеры опорной плиты башмака.

Из условия  опирания и закрепления анкерными  болтами принимаем опорную плиту  размером 40х34 см. См. пункт 3.5 «Расчет узла сопряжения фермы покрытия со стойкой».

Опорная реакция  А=43,377 т. Напряжения смятия под опорной  плитой

Толщину опорной  плиты определяем из условия изгиба:

консольный  участок плиты  ,

где с=(40-15-1-1)/2=11,5 см – свес консоли

средний участок  плиты 

По максимальному  моменту вычислим толщину опорной  плиты:

 

Принимаем толщину  опорной плиты t_оп = 20 мм.

 

В) Расчет опорного болта

Расчёт производим на поперечную силу Q=3,95 т

Определяем диаметр болта из условия смятия древесины верхнего пояса фермы:

Определяем  диаметр болта из условия изгиба:

Принимаем диаметр опорного болта d_б=40 мм.

 

Определяем  длину сварных швов, крепящих уголки нижнего пояса к щекам башмака.

Назначаем катет  шва к_ш=6 мм.  Определение длины швов:

Элементы башмака  свариваем швом к_ш=7 мм.

 

Проектирование  промежуточных узлов верхнего пояса.

Для передачи усилий поясов и крепления раскосов в узлах устанавливаются сварные стальные башмаки (металлические вкладыши).

Определяем  площадь опирания торца верхнего пояса, упертого во вкладыш из условия  смятия:

  , где N =66600 кг по 24 элементу (см. рис.12), т.к. эта нагрузка взята за расчетную для панели АБ верхнего пояса.

Тогда длина  плиты составит .

Принимаем длину  вкладыша 41 см.

Смятие торца  верхнего пояса, упертого во вкладыш:

Между плитами  башмака ставим ребра жесткости. 

 

Изгибающий  момент пластинки вкладыша расчетной  шириной 1 см:

Из условия  изгиба пластинки вкладыша вычислим её толщину:

 

Принимаем толщину пластинки вкладыша t_пл = 10 мм.

Узловой болт, к которому крепятся раскосы, рассчитывается на изгиб от равнодействующей усилий в раскосах.

В данном случае R_макс=5082 кг

Изгибающий  момент .

Момент сопротивления 

. Принимаем d=30 мм.

Проверка прочности  на растяжение стальных пластин-наконечников, крепящихся к раскосам и ослабленных  узловым болтом:

 

 

Проектирование  промежуточных узлов нижнего  пояса.

В каждом узле уголки нижнего пояса соединяются пластинками  сечением 10х120 мм( стыковая накладка). Также предусмотрена верхняя накладка сечением 10х90х250 мм. В центре пластинки находится отверстие для узлового болта.

Узловой болт также  рассчитываем на изгиб от равнодействующей усилий в раскосах. В данном случае R_макс=5538 кг

Изгибающий  момент .

Момент сопротивления 

. Принимаем d=20 мм.

Проверка стыковой накладки на растяжение:

Накладки закрепляются к поясам сварными швами. Расчет их такой же, как и в опорном узле. Оба шва приняты длиной 18 см (>12см, >5см).

Элементы нижнего  пояса соединяются по длине планками на расстоянии ≤ 80i согласно пункту 5.7[4].Здесь радиус инерции i уголка или швеллера следует принимать для тавровых или двутавровых сечений относительно оси, параллельной плоскости расположения прокладок, а для крестовых сечений – минимальный.

Планки ставим на расстоянии 1,2 м. По длине панели расположены 4 планки. Сечение планки 6х30х100 мм.

 

 

 

3 Расчет и конструирование дощатоклееной колонны

 

 

3.1 Сбор  нагрузок на поперечную раму

 

Постоянная  погонная нагрузка q = 7,636 кН/м включает в себя нагрузку от веса водоизоляционного ковра, веса панелей покрытия и собственного веса конструкции покрытия (сегментной металлодеревянной фермы). См. пункт 2.2. Тогда R_пост=7,636·24/2=91,63 кН.

Для определения нагрузки от собственного веса стойки предварительно задаемся размерами сечения:

- высота сечения  стойки  1,16м;

- ширина сечения  стойки 0,20 м.

Коэффициент надежности по нагрузке .

кг/м³ - плотность ели, температурно-влажностные условия Б2.

Собственный вес  стойки:

=0,20 ^. 1,16 ^. 12,6 ^. 1,1 ^. 500= 1608 кг=16,08 кН.

Нагрузка от собственного веса стойки прикладывается в виде сосредоточенной силы на уровне обреза фундамента.

_{Для упрощения расчета  конструктивное решение  стеновых панелей  принимаем таким  же, что и панелей  покрытия, т.е. величина  qпан известна.}

_{Для статического расчета  рамы допускается  нагрузки от стеновых панелей сосредоточить  в одной точке  на расстоянии от обреза фундамента, равном Н/2.}

_{Нагрузка от стеновых панелей  равна:}

_{где qпан=0,633 кН/м²  - вес клеефанерной панели покрытия;} 

_{B=6,6 м - шаг поперечных рам; H=12,6 м - высота стойки;}

_{Рисунок 12 – Нагрузка на стойку от стеновых панелей}

 

_{Нагрузка  от стеновых панелей  на стойку передается  с эксцентриситетом:}