Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет
Пояснительная записка к курсовому проекту
«Каркас одноэтажного деревянного здания»
Выполнила:
студентка группы 3014/2
Красильникова Т.С.
Проверил:
доц.Ширяев Г.В.
2003 г.
Содержание.
|
1. Конструктивная схема здания. |
3 |
|
1.1. Деревянные фермы. |
3 |
|
1.2. Выбор шага рам. |
4 |
|
1.3. Связи. |
4 |
|
2. Конструирование и расчет покрытия здания. |
7 |
|
2.1. Конструкция покрытия. |
7 |
|
2.2. Подбор сечения рабочего настила. |
7 |
|
2.3. Подбор сечения стропильных ног. |
10 |
|
2.4. Подбор сечения прогонов |
11 |
|
2.5. Расчет гвоздевого забоя. |
13 |
|
3. Расчет и конструирование элементов ферм. |
13 |
|
3.1. Определение узловых нагрузок. |
13 |
|
3.2. Определение усилий в стержнях ферм. |
13 |
|
3.3. Подбор сечений элементов ферм. |
14 |
|
4. Расчет и конструирование узлов ферм. |
18 |
|
4.1 Промежуточный узел. |
18 |
|
4.2 Центральный узел. |
19 |
|
4.3 Опорный узел. |
20 |
|
4.4 Стык нижнего пояса. |
23 |
|
Список используемой литературы. |
25 |
1. Конструктивная схема здания.
Проектируется одноэтажное здание с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют последовательно расположенные рамы, образованные двумя колоннами и ригелем. В качестве ригеля используется треугольная деревянная ферма. Колонны жестко закреплены в фундаменте в плоскости рамы и шарнирно в плоскости стены.
Пространственная жесткость здания обеспечивается связями, объединяющими отдельные рамы.
1.1. Деревянные фермы.
Рассмотрим треугольную деревянную ферму.
В фермах различают следующие элементы:
1 – Нижний пояс.
2 – Верхний пояс.
3 – Раскосы.
4 – Стойки.
Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.
Высота фермы определяется по пролету:
hф =1/4Lф при Lф<=14 м – 6-ти панельная ферма
hф=1/5Lф при Lф>=14 м - 8-ми панельная ферма
Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:
5 – Опорные.
6 – Коньковый.
7 - Центральный узел нижнего пояса.
Расстояние между соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(lп). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.
1.2. Выбор шага рам.
Шагом рам называется расстояние между двух рядом стоящих рам в плоскости стены. В зданиях такого типа он зависит от нагрузок на покрытие и обычно составляет 3 до 6 метров. Так как проектируемое здание отапливаться не будет (т.е. покрытие будет не утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 4-му снеговому району, зададим 12 по 4 м и по крайние по 4 м.
Высота здания, пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.
1.3. Связи.
Конструктивная схема каркаса одноэтажного деревянного здания с треугольной 6-ти панельной фермой и схема размещения связей представлены на рисунке:
1 – вертикальные связи между фермами. Размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов приходится их устанавливать подряд в двух пролетах (например у одного из торцов здания).
2 – связи в плоскости верхних поясов ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом.
3 – связи в плоскости нижних поясов ферм. Эти связи расставляются так, чтобы на виде снизу они проецировались на связи в плоскости верхних поясов ферм.
Связи 1, 2 и 3 принято называть ветровыми, так как они придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми рамами.
Кроме связей между фермами в каркасе здания выделяют связи между колоннами:
6 – горизонтальные связи между колоннами.
7 – связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах, а в зданиях, длинна которых превосходит 30 м, и в центральных пролетах.
На рисунке изображены также прогоны (4) и стропильные ноги (5) – это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят равным 1 м.
2. Конструирование и расчет покрытия здания.
2.1. Конструкция покрытия.
1 – Прогон.
2 – Стропильные ноги.
3 – Рабочий настил.
4 – Пароизоляция.
5 – Защитный настил.
6 – 3 слоя рубероида.
2.2. Подбор сечения рабочего настила.
Рабочий настил рассчитывается на прочность и прогиб, как неразрезная 2-х пролетная балка.
Расчет рабочего настила по первой группе предельных состояний.
Первое сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).
Расчетная схема:
Таблица 1. Нагрузки собственного веса.
|
№ п. п. |
Наименование |
gн, кгс/м2 |
|
g, кгс/м2 |
|
1 |
Рабочий настил (t=19 мм) |
9.5 |
1.2 |
11,4 |
|
2 |
Защитный настил (t=16 мм) |
8 |
1.2 |
9,6 |
|
3 |
Ковер руберойда на битумной мастике |
10 |
1.2 |
12 |
|
Итого: |
27,5 |
1,2 |
33,6 |
Обозначения в таблице:
gн – нормативная нагрузка собственного веса;
- коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;
g - расчетная нагрузка собственного веса.
Определим снеговые нагрузки. Снеговой район = 4 Pн = 150 кгс/м2
Для определения коэффициента надежности по снеговой нагрузке воспользуемся следующим правилом:
Если gн/pн*cos <= 0.8, то A = 1.6
Если gн/pн*cos >= 0.8, то A = 1.4
В нашем случае: gн / рн=27,5 / 150*0,93 = 0,2 => = 1.6
Далее определяем погонные нагрузки g’ и p’.
g' = g * b * cos *A = 33,6 * 1,6 * 0,93 * 1 = 40,93 кгс/м
где b – ширина полосы сбора нагрузки (b = 1 м);
- угол наклона кровли к горизонту (cos = 0,93).
p’ = pн * * b * (cos)2 = 150 * 1.6 * 1 * 0.932 = 206,4 кгс/м
= Mmax / W <= Rизг * mв
где - напряжение;
M - расчетный изгибающий момент;
W - момент сопротивления рабочего настила;
Rизг - расчетное сопротивление изгибу (Rизг = 130 кгс/см²);
mв - температурно-влажностный режим-коэффициент, учитывающий работу древесины, зависящий от отапливаем ости здания (так как здание не отапливается mв = 0.9).
Мmax = 0.125 * (g’+ p’) * L² = 0.125 * (40,93 + 206,4) * 1² = 3092 кгс*cм
W = b * h² / 6 = 75 * 1.9² / 6 = 45,125 cм³
= 3092 / 45,125 = 68,52 кгс/см² < Rизг * mв = 130 * 0.9 = 117 кгс/см2
Второе сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + монтажная.
Расчетная схема:
= Mmax / W <= Rизг * mв
Мmax = 0.07 * g’ * L² + 0.207 * 2 * Q * L
где Q – расчетная монтажная нагрузка.
Q = Qн * = 100 * 1.2 = 120 кгс
где Qн – нормативная монтажная нагрузка (Qн = 100 кгс);
- коэффициент надежности по монтажной нагрузке ( = 1.2).
Mmax = 0.07 * 2.52 * 40,93 + 0.207 * 2 * 120 * 2.5 = 14210 кгс*см
= 14210 / 45,125 = 314.9 кгс/см² > Rизг * mв = 130 * 0.9 = 117 кгс/см2
Выбираем следующее значение h = 2.5 см
W = 75 * 2.5² / 6 = 104.17 cм³
= 14210 / 78,125 = 181.89 кгс/см² > Rизг * mв = 130 * 0.9 = 117 кгс/см2
Выбираем следующее значение h = 3,2 см
W = 100 * 3,2² / 6 = 170,7 cм³
= 14210 / 170,7 = 83.25 кгс/см² < Rизг * mв = 130 * 0.9 = 117 кгс/см2
Вывод: в результате проверки принимаем h = 3.0 см.
Расчет рабочего настила по второй группе предельных состояний.
Сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).
Расчетную схему см. выше.
Проверка заключается в определении прогиба f.
f=5 / 384 * (g’ + p’) * l4 / EI <= [ f ] = L / 150 = 242.6 / 150 = 1.62 cм,
где E – модуль нормальной упругости (E = 1 * 105 кг/см2);
I – момент инерции;
[ f ] – допустимый прогиб.
I = bh³ / 12 = 100 * 3,2³ / 12 = 273 см4
При расчете по второй группе предельных состояний = 1.
g’’ = gн * * b * cos = 27.5 * 1 * 1* 0.93 = 25,6 кг/м
p’’ = рн * * b * cos² = 150 * 1 * 1 * 0.932 = 129,74 кг/м
f = 5 / 384 * (25,6 + 129,74 ) *10-2 *108 / (1 * 105 * 273) = 0,74 см > 0,67 cм
Выбираем следующее значение h = 4.0 см
I = 100 * 4³ / 12 = 533.33 см4
f = 5 / 384 * (25,6 + 129,74 ) *10-2 *108 / (1 * 105 * 533,33) = 0,37 см < 1.62 cм
Вывод: в результате расчета выбираем h = 4 см.
2.3. Подбор сечения стропильных ног.
Расчетная схема:
Расчетный пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:
L = a / cos = 2.5 / 0.93 = 2.69 м
где a – длина панели фермы (a = 2.5 м)
Расчет по первой группе предельных состояний.
g’ = g * b’ * cos + * b * h * cos *
где - коэффициент надежности по нагрузке ( = 1.1);
- плотность древесины ( = 500 кг/м³);
b, h – характеристики сечения (b=12,5 cм; h=15 cм (из сортамента)).
b’ - ширина полосы сбора нагрузки (b’=1 м).
g’ = 31 * 1 * 0.93 + 500 * 0.125 * 0.15 * 1.1 = 34,6 кгс/м
p’ = pн * * cos * b’ = 150 * 1.1 * 0.93 * 1 = 142,7 кгс/м
Мmax = (g’ + p’) * L² / 4 = (34,6 + 142,7) * 2.69² / 4 = 508.52 кгс*м
Wтр = Mmax / (Ruзг * mв) = 50852 / (130 * 0.9) = 434,6 см³
W = bh² / 6 = 12,5 * 152 / 6 = 468,75 см³ > Wтр = 434,6 см³
Расчет по второй группе предельных состояний.
f = 5 / 384 * (g’ + p’) * L4 / EI <= [ f ] = L / 200 = 269 / 200 = 1.35 см
I = bh3 / 12 = 12.5 * 153 / 12 = 3515,7 см4
g’ = g * b’ * cos * + * b * h * cos * * b’ =
= 27,5 * 1 * 0.83 * 1 + 500 * 0,125 * 0.15 * 0.93 * 1 *1 = 34,95 кгс/м
p’= pн * (cos)2 * * b’ = 150 * 0.8649 * 1 * 1 = 129,74 кгс/м
f = 5 / 384 * (34,74 + 129,74) * 2,694 * 10-2*108 / (1 * 105 * 3515,7) = 0.32 см < [ f ] = 1.35 см
Вывод: брус сечением 12,5 х 1.5 см удовлетворяет требованиям.
2.4. Подбор сечения прогона.
Расчет сечения прогона производится по двум группам предельных состояний.
Подбор сечения прогона.
g’ = g * cos * а/cos + b h * а/cos * n / L * cos + 2 b’ h * cos * ,
p’ = pн * (cos)2 * a / cos
где b, h – характеристики сечения стропильных ног (b = 7.5 см, h = 12.5 см);
n – число стропильных ног (n = 5);
a – расстояние между прогонами по горизонтали (a = 2.17 м);
= 1.1
2 * b’ x h = 2 * 5 x 20 см – сечение прогона.
g’ = 31 * 2.5 + 1.1 * 5 * 0.15 * 0.125 * 500 * 2.5 / 4 +
+ 0.175 * 0.05 * 0.93 * 500 * 1.2 = 77.5 + 35.2 + 4.2 = 117.6 кгс/м
p’ = 150 * 1.6 * 0.932 * 2.5 = 558 кгс/м
Проверка сечения по первой группе предельных состояний.
= Mmax / W <= Rизг * mв
Мmax = (g’ + p’) * l² / 12 = (117.6 + 558) * 4 2 / 12 = 83361 кгс*см
W = 2 b’ h² / 6 = 2 * 5 * 202 / 6 = 687.8 см3
Wтр = Мmax / mв * Ru = 83361 / 0.9*140 = 687.8 см3
Проверка сечения по второй группе предельных состояний.
f < [ f ] = L / 200 = 400 / 400 = 1 см
f = 5 / 384 * (g’н + p’н) * L4 / EI
g’н = g’ / = 117.6 / 1.1 = 110.87 кгс/м
p’н = p’ / = 558 / 1.6 = 348.75 кгс/м
I = 2 b’ h3 / 12 = 2 * 5 * 203 / 12 = 6666.7 см4
f = 5 / 384 * (1.1 + 3.5) * 4004 / (1 * 105 * 6666.7) = 0.46 см < [ f ] = 1 см
Вывод: брус сечением 5 х 20 см удовлетворяет требованиям. Так как крайние пролеты сокращены, то условия прочности и по прогибам выполняются и для них.
2.5. Расчет гвоздевого забоя.
Зададим диаметр гвоздя dгв = 5.5 мм.
Определяем a = 0.21 L – 23 dгв = 0.21 * 400 – 23 * 0.55 = 71.35 cм
Определяем Q = Mоп / a = 86666.7 / 71.35 = 1214.7 кгс
Определяем Tгв = Q / 2 = 607.35 кгс
Определяем T1гв = 400 * d2гв = 121 кгс
Находим количество гвоздей n = Tгв / T1гв = 607.35 / 121 = 5.02 ,
Принимаем n = 6 шт.
3. Расчет и конструирование элементов ферм.
3.1. Определение узловых нагрузок.
Все вертикальные нагрузки, действующие на ферму, делятся на постоянные и временные. При определении усилий принимается, что все нагрузки приложены к узлам верхнего пояса.
P – узловая нагрузка от действия снега.
G – узловая нагрузка от действия собственного веса.
G = g’1 B + gсв*d*B
gсв = (g + pсн) / ( 1000 / (L * kсв) - 1)=459.6/37.66=12.2
G = 117.6*4 + 12.2*2.69*4=601.6
где d – длина панели, измеряемая вдоль верхнего пояса фермы;
b, h – характеристики сечения прогона.
kсв – коэффициент, зависящий от типа и конструкции фермы (kсв = 5)
P = p’1 B = 4*558 = 1222 .19 кгс = 2232 кг
где B – длина панели.
G+P = 2232 + 601.6 = 2833.6 кг
3.2. Определение усилий в стержнях фермы.
Расчет выполняется на единичных нагрузках, приложенных к половине фермы.
|
№ стержня |
Часть фермы |
Ед. нагрузка слева |
Ед. нагрузка справа |
Ед. нагрузка по всей ферме |
Усилие при G+P, тс |
Снег по лев. Пол. + соб. вес по всей ферме |
|
1 |
Верхний пояс |
-4,71 |
-2,02 |
-6,73 |
-18,844 |
-14,4 |
|
2 |
-3,37 |
-2,02 |
-5,39 |
-15,092 |
-10,648 |
|
|
3 |
-2,02 |
-2,02 |
-4,04 |
-11,312 |
-6,868 |
|
|
4 |
-2,02 |
-2,02 |
-4,04 |
-11,312 |
-6,868 |
|
|
5 |
-2,02 |
-3,37 |
-5,39 |
-15,092 |
-7,678 |
|
|
6 |
-2,02 |
-4,71 |
-6,73 |
-18,844 |
-8,482 |
|
|
7 |
Нижний пояс |
4,37 |
1,87 |
6,24 |
17,472 |
13,358 |
|
8 |
4,37 |
1,87 |
6,24 |
17,472 |
13,358 |
|
|
9 |
3,12 |
1,87 |
4,99 |
13,972 |
9,858 |
|
|
10 |
1,87 |
3,12 |
4,99 |
13,972 |
7,108 |
|
|
11 |
1,87 |
4,37 |
6,24 |
17,472 |
7,858 |
|
|
12 |
1,87 |
4,37 |
6,24 |
17,472 |
7,858 |
|
|
14 |
Раскосы |
-1,35 |
0 |
-1,35 |
-3,78 |
-3,78 |
|
16 |
-1,6 |
0 |
-1,6 |
-4,48 |
-4,48 |
|
|
18 |
0 |
-1,6 |
-1,6 |
-4,48 |
-0,96 |
|
|
20 |
0 |
-1,35 |
-1,35 |
-3,78 |
-0,81 |
|
|
13 |
Стойки |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
15 |
1 |
0 |
1 |
2,8 |
2,8 |
|
|
17 |
0,5 |
0,5 |
1 |
2,8 |
1,7 |
|
|
19 |
0 |
1 |
1 |
2,8 |
0,6 |
|
|
21 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
3.3. Подбор сечений элементов ферм.
Выбираем стержень с наибольшим сжимающим усилием. В данном случае это стержни 1, 6, N = 7.79 тс.
Проверка по условию прочности.
= N / Aнт <= Rс * mв
Rс = 130 кгс/см2 ; mв = 1; b = 12.5 см
hтр = N / (Rс * mв * b) = 18800 / (130 * 1 * 12.5) = 11,6 см
Округляем в большую сторону до ближайшего сортаментного значения h = 12,5 см
Проверка по условию устойчивости.
= N / ( * Aбр) <= Rс * mв
- коэффициент продольного изгиба
= 1 - 0.8 ( / 100)2, при < 75
= 3100 / 2, при >= 75
- гибкость стержня
= max(x; y)
x – гибкость в плоскости фермы.
x = Lpx / ix
Lpx – расстояние между узлами верхнего пояса (Lpx = 2.325 м).
ix – радиус инерции.
ix = 0.289 h = 0.289 * 12,5 = 3,6 см
x = 235.5 / 3.6 = 64.58
y – гибкость из плоскости фермы.
y=Lpy / iy
Lpy – расстояние между двумя смежными прогонами (Lpy = 2.426 м).
Lpy = Lpx, так как прогоны установлены в узлах верхнего пояса.
iy – радиус инерции.
iy = 0.289 b = 0.289 * 12.5 = 3.613 см
y = 232.5 / 3.6 = 64.58
= 64.58 < 75
= 3100 / 64.582 = 0.74
N / ( * b * h) = 18800 / (0.74 * 12.5 * 12.5) = 166.9 кгс/см2 > Rс * mв = 130 кгс/см2
Принимаем значение h = 15 см
ix = 0.289 h = 0.289 * 15= 4.35 см
x = 232.5 / 4.35 = 53.45
= 53.45 < 75
= 1 - 0.8 (53.45 / 100)2 = 0.82
N / ( * b * h) = 18800 / (0.82 * 12.5 * 15) = 122.3 кгс/см2 < Rс * mв = 130 кгс/см2
Выбираем брус сечением b = 12.5 см; h = 15 см
Выбираем стержень с наибольшим растягивающим усилием. В данном случае это стержни 7, 8, N = 17.5 тс.
= N / Aнт <= Rp * mв
Rp = 100 кгс/см2; mв=1
Aнт треб = N / (Rp * mв) = 17500/ (100 * 1) = 175 см2
Ап=1.25 * Aнт = 1.25 * 175 = 218.75 см²
Из конструктивных соображений выбираем брус сечением b = 12.5 см; h = 17.5 см
Выбираем раскосы 14 и 16 с усилиями N1 = 3.75 тс и N2 = 4.48 тс.
Rс = 130 кгс/см2; mв=1; b1 = b2 = 12.5 см
L1 = 2.69 м, L2 = 3.2 м (из чертежа).
Aтр = N / (Rс * mв)
Рассчитываем раскос 14:
Aтр1 = 3750 / (130 * 1) = 28.8 см2
hтр1 = Aтр1 / b1 = 28.8 / 12.5 = 2.3 см
Округляем до ближайшего сортаментного : h1 = 2.5 см
Проверяем выбранное сечение:
= N / (A * ) <= Rс * mв
ix1 = 0.289 h1 = 0.289 * 2.5 = 0.72 cм
x1 = L1 / ix1 = 269/ 0.72 = 373.61
iy1 = 0.289 b1 = 0.289 * 12.5 = 3.613 cм
y1 = L1 / iy1 = 269 / 3.613 = 74.5
1 = 373.61
Так как максимальная гибкость раскосов не должна превышать = 150, принимаем значение h1 = 10 см.
ix1 = 0.289 * 10 = 2.89 cм
x1 = 269 / 2. 89 = 93.2
1 = 93.1 > 75
1 = 3100 / 12 = 3100 / 93.12 = 0.35
N1 / (b1 * h1 * 1) = 3750 / (12.5 * 10 * 0.35) = 85.7 кгс/см2 < Rс * mв = 130 кгс/см2
Выбираем брус сечением b = 12.5 см; h = 10 см
Рассчитываем раскос 16:
Aтр2 = 4480 / (130 * 1) = 34.4 см2
hтр2 = Aтр2 / b2 = 34.4 / 12.5 = 2,76 см
Округляем до ближайшего сортаментного : h2 = 7.5 см
Проверяем выбранное сечение:
ix2 = 0.289 * 7.5 = 2.17 cм
x2 = 320/ 2.17 = 151.4
iy2 = 0.289 * 12.5 = 3.613 cм
y2 = 320 / 3.613 = 88.57
2 = 151.4
Так как максимальная гибкость раскосов не должна превышать = 150, принимаем значение h2 = 10 см.
ix2 = 0.289 * 10 = 2.89 cм
x2 = 320/ 2.89 = 110.7
2 = 100.7 > 75
1 = 3100 / 12 = 3100 / 110.72 = 0.25
N2 / (b2 * h2 * 2) = 2480 / (12.5 * 10 * 0.25) = 79.36 кгс/см2 < Rс * mв = 130 кгс/см2
Выбираем брус сечением b=12.5 см; h=10 см
4) Стойки.
Выбираем стойку 15 с наибольшим усилием N = 2.8 тс.
= N / Aтр <= Rр ст * с
Rр ст = 2300 кг/м²; с = 1
Aтр = N / (Rр ст * с) = 2800 / (2300 * 1) = 1.22 см²
Aполн = Aтр / 0.75 = 1.22 / 0.75 = 1.63 см2
Aполн = * d2 / 4 => dполн = 1.3 см
Выбираем стержень d=14 мм
4. Расчет и конструирование узлов ферм.
4.1 Промежуточные узлы фермы. Узел на колодке
Проверка по площади опирания:
Nр * cos /B*hвр < Rcм а
Rcм а = Rcм / (1 + (Rcм / Rcм 90*sin3 - 1)) = 140/(1+(140/24 – 1)*0,7) = 140/4,4 = 31,8
Nр * cos /B*hвр = 4480*0,93/12,5*3,13 = 106,5
Проверка не обеспечивается => делаем проверку на скалывание
|(Nлев-Nпр. )|/B* lскал = Rcк.ср. *mв
|Nлев-Nпр. | = 4,37 - 1,87 = 2.5
lскал = 10hвруб = 31.3 см
Rск.ср. = Rск /(1 + ( lскал /e))
Где: e – эксцентриситет сил скалывания
е= lн.т. / 2 = 17,5/2 = 8,75 см
= 0,25
Rск.ср. = 24/(1+0,25*31.3/8.75) = 12,7кг/см2
|(Nлев-Nпр. )|/B* lскал= 2500/12,5*31,3 = 6,4 кг/см2 <12,7кг/см2
4.2 Центральный узел нижнего пояса
N/B*hвр<Rск*mв
N = P/4* lф*hф =1500/4*1500*300 = 1/1200 = 0,0008 кг
N/B*hвр<Rск*mв = 0,0008/3,13*12,5 = 0,00002 < 12,7 кг/ см2
Rск = 12,7 кг/ см2
Выполняем конструктивно
Проверка по скалыванию
|(Nлев-Nпр. )|/B* lскал < Rcк.ср. *mв
Раскос 16
1600/12,5*31,3 = 4,1 < 10,7 кг/ см2
lскал < 10hвр = 10*3,13 = 31,3 см
Аскал < 10hвр * B = 12,5*31,3 = 387,5 см2
N/ Аскал <Rск.ср. = 1600/387,5 = 4,12 кг/ см2 < 10,71 кг/ см2
Раскос 18
1600/12,5*31,3 = 4,1 < 10,7 кг/ см2
lскал < 10hвр = 10*3,13 = 31,3 см
Аскал < 10hвр * B = 12,5*31,3 = 387,5 см2
N/ Аскал <Rск.ср. = 1600/387,5 = 4,12 кг/ см2 < 10,71 кг/ см
Проверка колодки по плоскости опирания раскоса в колодку
N/B*hрас < Rсм *mв
Rcм а = Rcм / (1 + (Rcм / Rcм 90- 1) *sin3 ) = 140/(1+(140/24 – 1)*0,7) = 140/4,4 = 31, 8
N/B*hрас = 1600/10*12,5 = 12,8 < 31,8
Стык нижнего пояса с использованием вставки для фермы 15 м.
Нагельное поле
dнаг = h/9,5 = 1,4 см = 14 мм.
2. N – усилие, возникающее в нагельном поле
N = * d2 = 250 * 1,96 = 490 кг
3. а – ширина накладки
a = 6* dнаг= 6*1,4 = 8,4 см
4. n – количество нагелей
n = N/2* Nнаг = 17500/2*490 = 17,86 = 18
Центральная стойка
n = 500/2*490 = 0,52 = 2
Подгаечный брус
Mmax = 250*(12,5 + 8,4) / 4 = 8337,5 кгс
Возмем брус размером: b=7,5 см, h=7,5 см
W = 7,5 * 7,52 /6 = 70,31 см3
Mmax/W < Rи *mв = 140 кг/см 2
Mmax/W = 8337.5/166.67 = 118,56 кг/см 2
4.3. Опорный узел.
Выбираем опорный узел на натяжных хомутах.
Опорный узел образован колонной, верхним поясом и нижним поясом. Усилия в опорном узле передаются в следующем порядке: сжимающее усилие верхнего пояса передается на вкладыш; на вкладыше вертикальная составляющая этого усилия передается через подбалку и подферменный брус на колонну; горизонтальная составляющая усилия передается на швеллер, затем на левые уголки и через 4 тяжа на правые уголки, с уголков на накладки, а затем через нагельное поле усилие передается на нижний пояс.
=Nн п / 4 Aт тр <= Rр ст * c
Rр ст = 2100 тс/см2; c = 1; Nн п = 13.34 тс
Aт тр= Nн.п / 4 Ry c = 13340 / (2100 * 1 * 4) = 1.6 см²
Абр = Ат тр / 0.7 = 1.6 / 0.7 = 2.3 см2 => d = 2.5 см²
Округляем до ближайшего сортаментного значения dт = 2.5 см
Диаметр болта (нагеля) принимаем из конструктивных соображений
Dб = hн п / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.3 см d = 1.84 см
Количество болтов (нагелей)
Тб = 250 * d2 = 250 * 1.52 = 562.5 кгс
nб = Nн п / (nср * Тб) = 13340 / (562.5 * 2) = 11.8 шт nб = 12 шт
= Nв п / Aв п <= Rсм * mв
Rсм = Rсм / [1 + (Rсм / R90см - 1)] * (sin)3
Rсм = 130 кгс/см2; R90см = 30 кгс/см2; mв = 1; Nв п = 10.65 тс
Rсм = 130 / [1 + (130 / 30 - 1) * 0,7] = 100.14 кгс/см2
= 10650 / 12.5*15 = 56.89 кгс/см2 <= 100.14 * 1 = 100.14 кгс/см2
Опорный вкладыш удовлетворяет необходимым условиям.
см = Nн п / (2 Aнк) <= Rсм * mв
Rсм = 130 кгс/см2
Aнк >= Nн п / (2 Rсм * mв) = 13340 / (2 * 130) = 51.3 см2
Высоту накладок принимаем из конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса
hнк = 12.5 см
bнк = Aнк / hнк = 51.3 / 12.5 = 4.1 см bнк = 5 см
Mmax = Nт (a + b / 2)
где a – толщина накладки;
b – толщина нижнего пояса фермы.
Nт = Nн п / 4 = 13340 / 4 = 3335
Mmax = 3335 * (5 + 6.25) = 37518 кгс*см
= Мmax / W <= Rр ст * c
Wу тр = Мmax / (Rр ст * c) = 37518 / (2100 * 1) = 14.86 см3
Из конструктивных соображений выбираем швеллер №20 с Wy = 153 см3, что удовлетворяет условию Wy >= Wу тр
Мmax = Nн п / 8 * (c + h / 2) = 13340 /8 * (20 + 12.5 / 2) = 63523.31 кгс*см
где c – удвоенное расстояние между кромкой накладки и осью тяжа;
h – высота накладки
= Мmax / Wx <= Rр ст * c
Rр ст =2300 кгс/см2
Wx тр = Мmax / (Ry * c) = 6352.31 / (2100 * 1) = 10.89 cм3
Выбираем неравнополочный уголок №9/5.6 толщиной 6 мм с Wx = 11.67 см3, что удовлетворяет условию Wx >= Wx тр.
Nверт = (G+P) * n / 2 = 2833 * 6 / 2 = 8499 кгс
где n - количество панелей.
= Nверт / (bп бр * b) < R90см * mв
bп бр = Nверт / (b * R90см * mв) = 8499 / (30 * 12.5 * 1) = 21.3 cм
Выбираем подферменный брус сечением b = 22 см; h = 10 см.
4.4. Стык нижнего пояса.
fстр = Lф / 200 = 1500 / 200 =7.5 см
2) Расчет болтов (нагелей), прикрепляющих накладки к нижнему поясу.
Диаметр болта (нагеля) принимаем из конструктивных соображений
Dб = hн п / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.84 см d = 2 см
Количество болтов (нагелей)
Тб = 250 * d2 = 250 * 22 = 1000 кгс
nб = Nн п / (nср * Тб) = 13340/ (1000 * 2) = 6.67 шт nб = 8 шт
3) Расчет накладок.
= Nн п / (2 Aнк) <= Rр * mв
Rр = 100 кгс/см2
Aнк >= Nн п / (2 Rр * mв) = 13340 / (2 * 100 * 1) = 66.7 см2
Высоту накладок принимаем из конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса
hнк = 12.5 см
bнк = Aнк / hнк = 66.7 / 12.5 = 5.3 см bнк = 7.5 см
Выбираем накладки сечением b = 7.5 см h = 12.5 см.
Список используемой литературы:
1. ”Конспект лекций по деревянным конструкциям” Ширяев Г. В. - 2003 г.
2. Карлсен “Деревянные и пластмассовые конструкции”.
3. Кауфман “Деревянные конструкции”.
Н. П.
hф
Уровень пола
Lф
А
Б
7
1
2
3
4
Lп
Н. П.
hф
Lф
5
6
1
2
3
6
4
5
Mmax
p
L=2.5 м
L=2.5 м
Mmax
g
L=2.5 м
L=2.5 м
Q
0.432*L
L
Mmax
Mmax
L = 4 м
h
b'
b
Mоп
0.21L
a
0.5
1
1
0.5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
14
16
18
20
13
21
15
19
17
hоп в п
bн п
2Nт
2Nт
Mmax
Nт
Nт
Nт
Nт
Nт
Nт
Mmax