Анатомия человека

_{где h=1,16 м – высота сечения стойки; δ =0,1 м;}

_{hпан =0,29 м - высота клеефанерной панели покрытия;}

_{Сила Рст, приложенная с эксцентриситетом  “е”,  приводит к   появлению в стойке изгибающего момента, равного:}

 

Снеговая нагрузка:

 

Снеговая нагрузка рассчитана и рассмотрена в разделе 2 «Расчет и конструирование сегментной металлодеревянной фермы». См. п. 2.2.

 

_{Рисунок 13 – Нагрузка на стойку от снеговой и от постоянной}

 

Постоянная и снеговая нагрузки передаются на стойку в виде сосредоточенной силы: А=R_снег∙0,9+R_пост= 433,77 кН.

 

Ветровая нагрузка:

 

Расчетную ветровую нагрузку w следует определять как сумму средней

W_m и пульсационной W_р составляющих: 

При расчете  одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м при отношении  высоты к пролету менее 1,5, размещаемых в местностях типов А и В , пульсационную составляющую ветровой нагрузки допускается не учитывать. 

h/L=17,34/24=0,72≤1,5 => пульсационную составляющую ветровой нагрузки не учитываем.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки W_m на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле:                                     

W_m=w₀·k·c , где w₀=0,73 кН/м² – нормативное значение ветрового давления ветрового района [3, п.6.4, табл. 5];

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте

[3, п.6.5,табл. 6];

c – аэродинамический коэффициент [3, п.6.6, прил.4].

с=+0,8 – для  активного ветрового напора;

с= –0,6 – для пассивного ветрового напора.

Равномерно-распределенная расчетная  нагрузка на каждую из колонн крайнего ряда определяется по формуле:

q_w = W_m ∙ γ_f ∙ В, где В= 6,6 м – шаг колонн.

Тип местности  – В;

k – поправочный коэффициент на высоту:

h = 5 м         k = 0,5;

h = 10 м       k = 0,65;

h = 20 м       k = 0,85;

γ_w – коэффициент надежности по ветровой нагрузке; γ_w = 1,4;

q_w = 0,73 ∙ k ∙ 1,4 ∙ 6,6 ∙ 0,8 =5,396 кН/м;

q_w = 2,698 кН/м при 5 м

q_w = 3,508кН/м   при 10 м

q_w = 4,587кН/м   при  20 м

q_w = 3,789 кН/м при 12,60 м – отметка низа стропильных конструкций

q_w = 4,299 кН/м при 17,34 м – отметка фермы в коньке( с учетом высоты панели покрытия и изоляционного ковра)

Приведем ветровую нагрузку к равномерно распределенной по высоте и сосредоточенной, приложенной  на отметке низа фермы. Эквивалентную  распределенную нагрузку найдем по равенству площадей:

 

Нагрузку, действующую  на ферму и покрытие, заменяем на сосредоточенную силу, приложенную  в уровне низа стропильной фермы:

W = W’ + W”;

W’= (3,789+4,299) ∙4,29/2=17,35 кН

 

Рисунок 14– Эпюра ветровой нагрузки

 

Пассивные ветровые нагрузки:

q”_w = q’_w ∙ 0,6 / 0,8 =3,05∙0,6/0,8= 2,288 кН/м; 

W” = W’ ∙ 0,6 / 0,8 =17,35∙0,6/0,8= 13,01 кН

 

3.2 Статический  расчет поперечной рамы

 

Двухшарнирная рама является один раз статически неопределимой системой. За неизвестное удобно принимать продольное усилие в ригеле, который считается абсолютно жестким. Величина X находится как сумма Xi, определенных из канонических уравнений метода сил для каждого вида загружения отдельно:

Рисунок 15 – Расчетная схема рамы

 

Виды загружений, вызывающих усилия в ригеле:

а) ветровая линейная нагрузка

   

;

б) ветровая сосредоточенная  нагрузка

 ;         

;

в) нагрузка от стеновых панелей, приложенных с  эксцентриситетом

;     

.

Анализируя  результаты статического расчета рамы, можно сделать вывод о том, что опасным сечением, в котором  возникают максимальные сила N, изгибающий момент M и поперечная сила Q является сечение 1-1 на уровне обреза фундамента (в заделке). Для определения усилий в опасном сечении, из двухшарнирной рамы вырезаем стойку, к ней прикладываем местную нагрузку, действие отброшенных связей заменяем соответствующими реакциями. Определение внутренних силовых факторов M, N, Q ведем как для консольной балки. Расчетные усилия от кратковременных нагрузок принимаем с коэффициентом сочетания 0,9.

Рисунок 16 –   Расчетная схема двухшарнирной рамы для определения усилий в стойке

 

Усилия определяем для левой и правой стоек.

Максимальные  усилия возникают в нижнем сечении  колонн у заделки в фундамент.

 Изгибающие  моменты в левой и правой  стойке определяются из выражения: 

  

Поперечные  силы в стойках:

  

Продольное  усилие сжатия:

, 

 

_{3.3 Расчет клееной  стойки}

 

- высота сечения  стойки  1,16 м;

- ширина сечения  стойки  0,20 м.

_{Сечение стойки развито в  плоскости рамы. Набирается сечение стойки из досок плашмя. Толщина доски не более 40 мм, после двухсторонней острожки  толщина доски . Высота сечения стойки уточняется соответственно с толщиной доски h= 49·33=1617 мм.}

_{Для принятого сечения  стойки определяется геометрические характеристики сечения и гибкость λx и λy.}

_{Рисунок 17- Сечение стойки}

 

_{Геометрические  характеристики сечения  стойки:}

_{Гибкость  стойки относительно оси X определяется из выражения:}

_{где lx - расчетная длина стойки, при жестком защемлении в фундаменте}

_{ix – радиус инерции для прямоугольного сечения}

_.

_{Гибкость  стойки относительно оси Y будет равна:}

_{где ly - расчетная длина стойки относительно оси Y, которая зависит от наличия связей и распора по стойкам. Относительно оси Y гибкость также не должна превышать предельного значения . Предварительно принимаем ly=12,6 м – это расстояние между узлами закрепления стойки.}

_{Поскольку гибкость превышает предельно допустимую, необходимо ввести распорки.}

_{Тогда расчетная длина  из плоскости будет  равна расстоянию между узлами вертикальных связей, поставленных по колоннам в плоскости  продольных стен ly=2520 мм ( руководствуемся рисунком 18).}

_{Рисунок 18 –  Вертикальные связи по стойкам}

_{Выполняем проверки по прочности  и устойчивости.}

_{Проверка  по прочности по оси Х выполняется по формуле:}

_{где N, M – расчетные значения продольной силы и изгибающего момента в заделке; Fнт – площадь сечения нетто; - момент сопротивления нетто относительно оси X; – коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба}

 

m_б=0,8, т.к. высота более 120см [1,табл.7]

m =1,2 – коэффициент условий работы при действии ветровой нагрузки по таблице 6 [1] => R_c=R_и=0,8·1,2·110=105,6 кгс/см² [1,табл.3, п. 1в]

 

_{Проверяем прочность:}

_{Относительно оси Y прочность стойки проверяем как центрально-сжатого элемента по формуле:}

_{Проверка  устойчивости плоской  формы деформирования производится по формуле:}

_{где Fбр – площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке lу; Wбр – максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке lу относительно оси у; n = 2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования, n = 1 – для элементов имеющих такие закрепления; j = jy=0,848 – коэффициент продольного изгиба, определяемый для гибкости участка элемента расчетной длиной lу из плоскости деформирования;}

R_c=R_и=0,8·1,2·110=105,6 кгс/см² [1,табл.3, п. 1в]

_{Проверка  клеевого шва на скалывание:}

_{Rск =1,5 МПа = 15кгс/см² – расчетное сопротивление древесины при работе на скалывание клееной древесины вдоль волокон; [1, табл.3]}

m =1,2 – коэффициент условий работы при действии ветровой нагрузки по таблице 6 [1]

_.

 

3.4 Расчет  узла сопряжения деревянной стойки  с фундаментом

_{Рисунок 19 –  Узел сопряжения стойки с фундаментом}

 

Анкерные болты  в узле сопряжения стойки с фундаментом (рис.19) работают на растяжение. Поэтому при расчете анкерных болтов должна быть взята такая комбинация нагрузок, при которой в анкерных болтах будет действовать максимальное растягивающее усилие. Такой комбинацией будет постоянная нагрузка и ветровая. Причем продольная сила от постоянной нагрузки учитывается с коэффициентом  перегрузки 0,9/1,1=0,8, т.к. она разгружает анкерные болты. От этих нагрузок будем иметь:

;

 

m_б=0,8, т.к. высота более 120 см [1,табл.7]

m =1,2 – коэффициент условий работы при действии ветровой нагрузки по таблице 6 [1] => R_c =0,8·1,2·110=105,6 кгс/см² [1,табл.3, п. 1в]

,

где - минимум 3 доски, ;

Определяем  напряжения на поверхности фундамента по формуле:

Вычисляем размеры  участков эпюры:

Применяя уравнение  статики, определяем усилие, возникающее  в анкерных болтах. Моментную точку  берем в точке О, на линии равнодействующей в сжатой зоне (рис.19). Усилие в анкерных болтах Z:

Зная усилие, определяем требуемую площадь анкерных болтов:

где n_б=2 – количество поставленных болтов с одной стороны колонны,

R_bt=185 МПа – расчетное сопротивление растяжению болта [4, табл.60].

По площади  подбираем диаметр анкерных болтов по [4,табл. 62]. Принимаем диаметр болтов 36 мм .

Из условия  размещения анкерных болтов принимаем  траверсы из уголков. Принятые траверсы рассчитываем как металлические элементы, работающие на изгиб. Расчетная длина траверсы: ,

где b – ширина стойки, d_б – диаметр анкерного болта.

Расчетный момент траверсы:

Требуемый момент сопротивления сечения получаем из условия обеспечения прочности:

где R_у=2350 кг/см² – расчетное сопротивление проката из стали С235 .

Из условия  размещения анкерных болтов d_б= 36 мм принимаем ∟100х14 мм.

 

 

3.5 Расчет узла сопряжения фермы покрытия со стойкой

 

Из условия  смятия поперек волокон древесины  балки в опорной плоскости  находим ширину обвязочного бруса:

, где b=400 мм – ширина площадки опирания фермы на стойку через стальную опорную плиту.

- расчетное сопротивление древесины  местному смятию поперек волокон  в опорных частях конструкций, [1 п. 3.1, табл.3];

А=R_снег+R_пост= 433,77 т = 43377 кг.

 Проверяем высоту обвязочного бруса, как распорки вертикальных связей между стойками при [λ] = 200 при расстоянии между фермами В = 660 см:

Т.к. опорная  плита фермы сечением 40х34 см, то принимаем клееный обвязочный брус из 2 брусьев 17,5х17,5 см. Сечение составит 35х17,5 см.

 

 

4 Мероприятия по защите конструкций от возгорания и гниения

 

4.1 Защита деревянных конструкций от возгорания

 

 Повысить  предел огнестойкости можно химическими  мерами.

К химическим мерам  защиты деревянных конструкций от возгорания относится применение пропитки огнезащитными составами.

Применяется для  клееных конструкций окраска  поверхности огнезащитными красками (силикатными), а также обмазка суперфосфатом.

К конструктивным мерам защиты деревянных конструкций  относятся:

конструкции должны быть разделены на части противопожарными преградами из несгораемых материалов (противопожарные диафрагмы устанавливают вдоль несущих конструкций с шагом не более 6 м).