Расчет и проектирование покрытия по клееным деревянным балкам для однопролетного промышленного здания

ДК док.doc

Нижегородский государственный архитектурно - строительный университет
Кафедра конструкций из дерева древесных композитов и пластмасс
Расчет и проектирование покрытия по клееным деревянным балкам для однопролетного промышленного здания
Студент: гр.114 Т.С. Егорова
Задание на проектирование
Выбор конструктивного решения покрытия.
Расчет плиты покрытия
Проектирование и статический расчет фермы
Конструктивный расчет элементов и узлов фермы
Список используемой литературы
Рассчитать и сконструировать деревянное покрытие над отапливаемым зданием. Здание каркасное с размерами в плане: пролет 21 м высота здания 54м . Шаг колонн вдоль здания В=50 м. Район строительства – г.Сургут. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций внутри отапливаемого помещения при относительной влажности воздуха 75% и температуре 180С. Материал основных конструкций сосна.
Выбор конструктивного решения.
Сегментная металлодеревянная ферма с разрезным верхним поясом. Ферма опирается на деревянные колонны квадратного сечения hK×bK=04×04м. На колонны идущие с шагом 5м монтируются стропильные фермы пролетом 206м. По верхнему поясу укладываются клееные утепленные плиты покрытия с фанерными обшивками. Номинальный размер плит в плане 50х10 м. По плитам укладываются рулонная кровля типа К-7.
Расчет плиты покрытия.
1. Конструкция плиты.
Каркас плиты выполняется из трех продольных несущих ребер сечением 194×44мм (из досок до острожки 200×50мм) и из 4 поперечных ребер сечением 119×44мм (из досок до острожки 175×50мм). Все ребра изготавливаются из древесины 2го сорта. Обшивку выполняют из березовой клееной фанеры повышенной водостойкости марки ACA сорта В ВВ. Толщина верхнего -9мм и нижнего обшивок 8мм.
В качестве утеплителя используются минераловатные на синтетическом связующем плиты толщиной 80мм (с плотностью =100кгм3) по ГОСТ 9573-72.
Ширина площадок опирания плиты на нижележащую конструкцию в расчете принимаем .
Технологический зазор между плитами в месте их опирания принимаем 20мм.
2. Исходные данные для расчета и проектирования.
Расчетный пролет плиты покрытия:
Расчетная ширина плиты:
Расчетные сопротивления изгибу досок 2 –го сорта:
Расчетные сопротивления скалыванию досок 2 –го сорта:
Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 и 9 мм сжатию:
Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 и 9 мм скалыванию вдоль волокон:
Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 и 9 мм растяжению вдоль волокон:
Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 и 9 мм изгибу из плоскости листа поперек волокон наружных слоев:
Расчетный модуль упругости фанеры вдоль волокон:
Расчетный модуль упругости древесины вдоль волокон:
Рис. 3.1. Утепленная плита покрытия с фанерными обшивками. а)поперечный разрез; б)продольный разрез; в)вид в плане
3.Геометрические параметры сечения плиты.
Так как требуется выполнить проверки прочности элементов из разных материалов вычислим геометрические характеристики сечения приведенные к материалу рассчитываемой конструкции.
Коэффициент приведения к фанере служит отношением модулей упругости
3.1.Определение положения центральной оси Х-Х сечения плиты с обшивкой разной толщины.
Сечение не симметрично относительно оси Х-Х.
Статический момент верхней обшивки относительно нижней грани плиты:
Статический момент нижней обшивки относительно нижней грани плиты:
Статический момент продольных ребер относительно нижней грани плиты приведенный к фанере:
Статический момент всего сечения относительно нижней грани плиты приведенный к фанере:
Расстояние от нижней грани плиты до центральной оси Х-Х:
3.2. Момент инерции приведенные к фанере.
Момент инерции верхней обшивки относительно оси Х-Х:
Момент инерции нижней обшивки относительно оси Х-Х:
Момент инерции продольных ребер относительно оси Х-Х приведенный к фанере
Момент инерции всего сечения относительно оси Х-Х приведенный к фанере
Момент инерции верхней обшивки относительно оси У-У
Момент инерции нижней обшивки относительно оси У-У
Здесь в расчет принимаем ширину нижней обшивки равной ширине верхней не учитывая выступы нижней обшивки за ребра.
Момент инерции продольных ребер относительно оси У-У приведенный к фанере
Момент инерции всего сечения относительно оси У-У приведенный к фанере
3.3. Момент инерции приведенные к древесине.
Момент инерции верхней обшивки относительно оси Х-Х приведенный к древесине
Момент инерции нижней обшивки относительно оси Х-Х приведенный к древесине
Момент инерции продольных ребер относительно оси Х-Х
Момент инерции всего сечения относительно оси Х-Х приведенный к древесине
Момент инерции верхней обшивки относительно оси У-У приведенный к древесине
Момент инерции нижней обшивки относительно оси У-У приведенный к древесине
Момент инерции продольных ребер относительно оси У-У
Момент инерции всего сечения относительно оси У-У приведенный к древесине
3.4. Моменты сопротивления.
Момент сопротивления всего сечения относительно оси Х-Х для верхней грани плиты приведенный к фанере
Момент сопротивления всего сечения Утепленной плиты с нижней обшивкой относительно оси Х-Х для нижней грани плиты приведенный к фанере
Момент сопротивления всего сечения относительно оси У-У приведенный к фанере
Момент сопротивления всего сечения относительно оси У-У приведенный к древесине
3.5. Статический момент.
Статический момент верхней обшивки относительно оси Х-Х
Статический момент части сечения плиты выше оси Х-Х относительно этой оси приведенный к древесине
4. Подсчет нагрузок на плиту.
Постоянные нагрузки складываются из собственного веса элементов плиты а снеговая нагрузка имеет 2 варианта распределения (см. рис. 3.3).
Рис. 3.3. Схема загружения фермы
Коэффициент надежности по ответственности принимаем равным 095.
4.1.Постоянная нагрузка
Нормативная нагрузка от собственной массы элементов покрытия при известных размерах последних
При непрерывности элементов по всему покрытию и постоянной его толщине:
4.2. Cнеговая нагрузка
Sg – расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли
– коэффициент перехода к нагрузке на покрытия
φо - центральный угол дуги верхнего пояса 3687о
Длительная снеговая нагрузка:
Кпон=05 – коэффициент перехода к пониженной нормативной снеговой нагрузке
h - высота фермы посередине пролета.
Нагрузки на 1 м2 покрытия сводим в таблицу 3.1.
1.Два слоя изопласта
кгсм2 х2 слоя толщиной 5 мм
1 Обшивка из березовой фанеры
2Продольные ребра из древесины сосны
3.Поперечные ребра из древесины сосны
4.Утеплитель( мин.вата ρ=100кгсм3)
5Пароизоляция обмазочная битумная
6.Слой изопласта толщиной 5 мм на гвоздях
Всего постоянная нагрузка на 1м2 покрытия (gn и g)
Расчетная снеговая нагрузка по второму варианту распределения
Пониженная снеговая нагрузка по второму варианту распределения
Полная нагрузка на 1 м2 покрытия
Нормальная составляющая gни g полной нагрузки по п.6 (хcos36.87)
Скатная составляющая полной нагрузки по п.6 (хsin36.87)
Расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли для г. Сургут принята 240 кгсм2.
4.3. Линейные нагрузки на плиту.
5. Расчетные усилия в карнизной плите
6.Проверка плиты на прочность и жесткость.
mп =10- древесина сосна
mв =10- здание отапливаемое влажность 65-75% условия эксплуатации А2
mт =10- температура эксплуатации 18-22 С
mн =12- только в расчете где учитывается монтажная нагрузка
mа =10- пропитки антипиренами нет.
6.1. Проверка нижней обшивки на растяжение.
6.2. Проверка продольного ребра на изгиб.
6.3. Проверка верхней обшивки на устойчивость.
6.4. Проверка верхней обшивки на местный изгиб.
Расчетное сопротивление фанеры изгибу нужно умножить на коэффициент mн = 12. Ширина распределения сосредоточенного груза вдоль плиты принимаем равной 10м.
6.5. Проверка прочности клеевого шва между верхней обшивкой и ребрами на скалывание.
6.6. Проверка древесины ребер на скалывание по нейтральному слою.
7. Проверка плиты на жесткость.
fo- прогиб балки постоянного сечения без учета деформаций сдвига
fu- предельно допустимый прогиб
Еф – модуль упругости фанеры с учетом необходимых коэффициентов условий работы
К- коэффициент учитывающий переменность высоты и принимаемый для балок постоянного сечения 10
с- коэффициент учитывающий влияние поперечной силы
– отношение высоты сечения на опоре к высоте сечения в пролете
γ – отношение площади обшивок к площади условной стенки
Результаты расчета сводим в табл. 3.2.
Исходные данные и наименование
Расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли кгссм2
Сечение продольных ребер мм
Толщина верхней обшивки; нижней обшивки мм
Коэффициенты условий работы
Проверка нижней обшивки на растяжение кгссм2
Проверка продольного ребра на изгиб кгссм2
Проверка верхней обшивки на устойчивость кгссм2
Проверка верхней обшивки на местный изгиб кгссм2
Проверка прочности клеевого шва кгссм2
Проверка древесины ребер на скалывание кгссм2
Проверка плиты на жесткость см
Проектирование и статический расчет фермы.
Материалы для изготовления фермы:
Клееные деревянные элементы - доски стандартного сортамента по ГОСТ 24454-80 второго сорта клей ФР-12;
Металлические элементы и детали узлов – сталь марки С255 по ГОСТ 277772-88.
Температурно - влажностные условия конструкций относятся к группе А2.
2. Геометрические размеры (по рис.4.2.)
Учитывая необходимость точного изготовления элементов фермы все их геометрические размеры должны определяться с точностью до 1 мм.
2.1. Расчетный пролет фермы.
Определяется по расстоянию между осями анкерных болтов для крепления фермы к оголовку колонны.
2.2. Высота фермы по осям поясов.
Высоту фермы по осям поясов принимаем исходя из рекомендуемого отношения для сегментных ферм:
2.3. Радиус кривизны оси верхнего пояса.
2.4. Центральный угол дуги верхнего пояса.
Получаем из выражения
2.5. Длина оси верхнего пояса.
2.6. Длина оси панели верхнего пояса.
При L=21 м количество панелей n=4
2.7. Длина хорды панели верхнего пояса.
Рис. 4.1. Хорда и стрела подъёма панели верхнего пояса.
2.8. Стрела подъема панели верхнего пояса.
Стрела подъема панелей вычисляется по приближенной формуле:
2.9. Вспомогательные геометрические размеры фермы.
Обозначения вычисляемых геометрических размеров приведены на рис. 4.2.
Горизонтальные проекции панелей верхнего пояса (графический метод):
Вертикальные проекции панелей верхнего пояса (графический метод):
Рис. 4.2. Геометрическая схема фермы
2.10. Длина панелей нижнего пояса.
Выполняется конструктивно.
2.11. Строительный подъем нижнего пояса.
3. Подсчет нагрузок на ферму.
3.1. Нагрузка от собственного веса элементов покрытия (кровля плиты) приходящаяся на 1 м пролета фермы.
Произвольная ордината эпюры расчетной постоянной нагрузки на 1 м пролета фермы выразится:
3.2. Собственный вес фермы на 1 м пролета фермы.
3.3. Полная постоянная нагрузка на 1 м пролета фермы.
3.4. Снеговая нагрузка.
В расчет включаем 1 и 2 схемы распределения снеговой нагрузки а так же расположение снега только на половине пролета. Исходя из принятого соотношения высоты и пролета фермы максимальный угол между касательной к скату покрытия (у опоры) и горизонтальной плоскостью не превышает 500. Следовательно снеговая нагрузка будет действовать на всем пролете фермы.
Произвольная ордината эпюры расчетной снеговой нагрузки на 1 м пролета фермы выразится:
- 1ая схема загружения
- 2ая схема загружения
3.5. Ветровая нагрузка.
Поскольку ветровая нагрузка направлена вверх перпендикулярно покрытию и разгружает конструкцию то ее имеет смысл учитывать лишь для проверки смены знака усилий в элементах фермы при действии только постоянной нагрузки. Однако соотношение величин постоянной и ветровой нагрузок в рассматриваемом расчете практически всегда таковы что ветровой отсос не изменяет знака усилий в элементах а поэтому включать давление ветра в расчет не будем.
3.6. Расчетные узловые постоянные нагрузки.
Вычислим ординаты эпюры постоянной нагрузки пользуясь при этом схемой на рис. 4.3.
Для промежуточных узлов
3.7. Расчетные узловые нагрузки от снега.
Вычислим ординаты эпюр для двух схем распределения снеговой нагрузки пользуясь при этом схемой на рис. 4.3.:
Узловые силы от 1-ой схемы распределения снеговой нагрузки
Рис.4.3. Схемы распределения постоянной и снеговой нагрузок на 1 м пролета фермы.
Узловые силы от 2-ой схемы распределения снеговой нагрузки( для половины эпюры с большими значениями)
Рис.4.4. К определению узловых нагрузок.
4. Статический расчет фермы.
5. Определение расчетных моментов в панелях верхнего пояса.
Панель верхнего пояса представляет собой стержень кругового очертания с шарнирно- опертыми концами воспринимающее сжимающее усилие. Изгибающий момент возникает от продольной силы благодаря криволинейности стержня.
Расчет должен выполняться по формуле:
где: N- расчетная сжимающая сила действующая в элементе
Fрасч- расчетная площадь поперечного сечения элемента принимаемая равной Fбр
Wрасч- расчетный момент сопротивления принимаемый равным Wбр
Мд- изгибающий момент определяемый из расчета конструкции по деформированной схеме
Общий момент по деформированной схеме может быть определен как разность деформационных моментов от каждой из нагрузок:
где: М1- изгибающий момент от поперечной нагрузки по недеформированной схеме
М2- изгибающий момент от продольной силы по недеформированной схеме
- коэффициент учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента
fn- стрела подъема панели верхнего пояса
lгор.пр.- горизонтальная проекция рассчитываемой панели.
Изгибающий момент в панелях от постоянной нагрузки без учета ее находим способом таким:
Моменты в остальных панелях и от других нагрузок найдем аналогичным способом. Результаты вычислений заносим в табл. 4.2.
Рис.4.7. Расчетная схема панели разрезного верхнего пояса.
для расчета по нормальным напряжениям;
)“max N(по модулю)- соотв. М”
)“max М(по модулю)- соотв. N”
для проверки прочности по возможным радиальным напряжениям;
)“min N(по модулю)- соотв. +М”
)“mах +М - соотв. N”
Табл.4.2. Результаты статического расчета сегментной фермы
Постоянная нагрузка на всём пролёте
-ая схема распределения снега на всем пролете
6923-322348= =-95425
8557-281655= =146902
на левой половине пролета
8557-173337= =255220
на правой половине пролета
5319-310953= =204366
6345-253921= =-27576
Расчетные сочетания усилий
N=-151874; max M=28204
N=-151874; max+M=28204
Конструктивный расчет элементов и узлов фермы.
1.Компановка сечения верхнего пояса.
Сечение верхнего пояса проектируем клееным из досок сортамента пиломатериалов с учетом припусков на фрезерование их пластей до склеивания пакета.
В качестве исходных принимаем доски сечением 150х40мм. Их толщина после фрезерования пластей составит40-5.5=345мм а ширина склеенного пакета составит 150-15=135мм.
Задаемся сечением панели АБ склеенной из 11 досок толщиной 345 мм каждая. Тогда высота сечения:
h=34.5.11=38cм;b=135мм=135см;
Гибкость панели в плоскости фермы:
[λ]- предельная гибкость элемента
mп=1 – древесина сосна
mв=10- здание отапливаемое влажность 65-75%
mт – температура эксплуатации 18-22оС
mД =10 – Середина панели АБ имеет угол
mн =1.0 – расчет на монтажную или иную нагрузку отсутствует
mб=10 – высота запроектированного сечения верхнего пояса менее 50см
mсл=099 – толщина досок после фрезерования 34.5 мм
mа=10 – глубокой пропитки антипиренами нет
mо=10 – панель верхнего пояса- изгибаемый элемент прямоугольного сечения не имеющий ослаблений и подрезок.
2. Конструктивный расчет панелей верхнего пояса.
Проверка прочности по нормальным напряжениям
-ое сочетание: N=-1925175кгс;M=-96585кгсм
-ое сочетание: N=-151874кгс;M=+28204кгсм
Проверка устойчивости плоской формы деформирования. Расчет верхнего пояса производим исходя из условия что связи раскрепляют панели по концам и в средней их части.
λ – гибкость панелей верхнего пояса при длине расчетного участка равной половине длины панели
п– параметр учитывающий наличие связей по растянутой от изгибающего момента кромке
lp – длина расчетного участка равная расстоянию между точками примыкания связей
Кф – коэффициент учитывающий характер изменения изгибающего момента в пределах расчетного участка.
– по расчету на прочность от первого сочетания.
3. Расчет нижнего пояса.
Максимальное усилие в нижнем поясе: U1=1707821 Н.
Необходимая площадь сечения стального пояса из условия прочности на растяжение: см2
Проектируем нижний пояс из двух уголков 56×36×5 по ГОСТ 8510-86 с общей площадью сечения: А=2×441=882 см2
Проверяем гибкость пояса в вертикальной плоскости: т.е. не превышает предельную.
Изгибающий момент в нижнем поясе от собственного веса:
Растягивающие напряжения в поясе с учетом собственного веса:
Уголки необходимо соединить стальными пластинами установленными с шагом не превышающим значения 80
Принимаем шаг 80смт.к.100см>
4.1. Проектирование сечения раскосов.
За расчетное усилие принимаем максимальное усилие растяжения в самом длинном раскосе по табл. 4.2.
Минимальный размер поперечного сечения равен: см
l=485.5cм (графически)
Количество досок в пакете 143.45=4.06 шт
Принимаем раскосы в виде клееного пакета из 4 досок шириной 13.5 см и толщиной 345 мм.
Коэффициент продольного изгиба определяется по формуле:
Проверка устойчивости стойки:
Устойчивость раскоса обеспечена.
За расчетное усилие принимаем максимальное усилие сжатия в раскосе по табл.4.2.
l=325.2cм (графически)
Количество досок в пакете 9.383.45=2.72 шт
Принимаем раскосы в виде клееного пакета из 3 досок шириной 13.5 см и толщиной 345 мм.
4.2. Расчет стальных накладок на раскосы
Предварительно назначаем сечение стальных накладок 8х80 и проверяем их на устойчивость при действии на максимальное усилие растяжения в большом раскосе:
Этот же раскос но на действие сжимающего усилия:D2=1395.25кгс.
Проверяем на устойчивость при действии на максимальное усилие сжатия меньшем раскосе:
4.3. Расчет крепления стальных накладок к раскосам.
Предварительно назначаем шпильки из арматурной стали А-I диаметром d=12мм.
Расчетная несущая способность:
а) из условия смятия древесины раскоса
б) из условия изгиба нагеля
Необходимое количество нагелей для крепления планок определим по максимальному усилию в раскосах:
Т.о. принимаем крепление накладок ко всем раскосам с помощью 4-х шпилек диаметром 12мм и длиной
Lш=135(верх. пояс)+4*8(накладки с пластинками с двух сторон)+2*25(резьба)=217=220мм
Рис.4.9.а) узловой вкладыш; г) общий вид узла; д) стальная накладка
4.4.Проверка прочности раскоса на растяжение
Максимальное усилие растяжения наблюдается в раскосе D2
Fнт =(10.35-1.2*2)*135=106.92см2
5. Расчет опорного узла А.
Верхний пояс фермы в опорном узле упирается в плиту с ребрами жесткости приваренную к вертикальным фасонкам.
5.1.Проверка смятия торца верхнего пояса.
Смятие торца на действие максимального сжимающего усилия О1=1925175 кгс
Площадь смятия определяется высотой упорной плиты которую предварительно назначаем 240мм.
Т.о. напряжения смятия равны:
5.2.Расчет упорной плиты.
Упорную плиту принимаем 240х170мм из стального листа толщиной 10мм усиливаем ребрами жесткости толщиной 10 мм и высотой 50 мм. Пролет lр=145 мм. На расчетную часть плиты приходится 13 усилия от примыкающей панели верхнего пояса т.е.
Расчетный изгибающий момент в упорной плите:
Момент сопротивления:
Требуемый для восприятия изгибающего момента момент сопротивления находим из выражения:
5.3. Расчет опорной плиты.
Максимальное опорное давление фермы R=1442062 кгс. Размеры плиты предварительно назначаем 200х280 мм.
Напряжение смятия под опорной плитой:
Расчетный изгибающий момент в консоли опорной плиты при расчетной ширине полосы b=1см определяется по формуле:
Необходимый момент сопротивления:
Необходимая толщина опорной плиты:
Принимаем опорную плиту толщиной 12см.
5.4. Расчет сварных швов для крепления нижнего пояса в узле А.
Сварные швы прикрепляющие уголки нижнего пояса к вертикальным фасонкам в опорном узле должны воспринимать растягивающие усилие в первой панели нижнего пояса U1=1707821 кгс.
Каждый уголок приваривается к фасонке двумя угловыми швами - у обушка и у пера.
Усилие на шов для одного уголка:
Длина сварного шва определяется:
Длина шва у обушка равна:
-из расчета на условный срез по металлу шва:
-из расчета на срез по металлу границы сплавления:
из расчета на срез по металлу шва:
из расчета на срез по металлу границы сплавления:
Принимаем длину шва для приварки каждого уголка к опорному башмаку с учетом удлинения каждого шва на 10 мм:
-у обушка – 8.77+1=9.77см Принимаем 10см
-у пера – 3.76+1=4.74см. Принимаем 5см
6. Расчет промежуточных узлов верхнего пояса (Б и В)
6.1. Расчет панели верхнего пояса на смятие.
Проектируем узлы верхнего пояса с металлическими вкладышами между торцами соседних панелей расположенными посередине высоты сечения верхнего пояса.
Максимальное напряжение смятия в торцах деревянных элементов пояса
6.2.Расчет металлического вкладыша.
Равномерно распределенная нагрузка на расчетную полосу:
Изгибающий момент в расчетной полосе:
Требуемый из условия прочности момент сопротивления:
Толщина пластинки вкладыша:
Принимаем толщину опорной пластинки 6мм.
6.3. Расчет узлового болта в узлах Б и В.
В узле В максимальное усилие:
Максимальное равнодействующее усилие в узле В где находятся раскосы D2 и D2 можно вычислить по теореме косинусов:
Рис. 4.11. Промежуточный узел верхнего пояса. Векторная схема усилий.
Максимальное значение равнодействующей в узле В
Площадь болта из условия среза вычисляется из выражения:
Диаметр болта из условия смятия вычисляется по формуле:
Проверяем болт на действие изгибающего момента от равнодействующей R:
Требуемый момент сопротивления:
Необходимый диаметр болта:
Принимаем окончательно узловой болт диаметром 27мм и длиной
lб=135(верх. пояс) + 2*100(дер. накладки) + 2*25(резьба)=385мм
Расстояние от центра болта до края ребра жесткости составит
Тогда толщина вкладыша 2*5.4+2*0.5=12см
7. Расчет промежуточных узлов Г и Д нижнего пояса.
Эти 2 узла будут одинаковы по своему строению. Предварительно назначаем сечение каждой накладки 10х120мм.
7.1. Расчет узлового болта.
Максимальная разность усилий возникает при действии 1-ой схемы снеговой нагрузки на одной половине фермы и равна:
044.61-902036=3024.25кгс
Площадь болта из условия среза вычисляется:
Принимаем окончательно узловой болт диаметром 20мм и длиной
lб=135(верх. пояс) + 2*10(накладки) +4*8(накладки на раскосы)+ 2*25(резьба)=240мм
Расстояние от центра болта до края стыковой накладки составит
2=50см>1.5*2.0=30 см
7.2. Расчет стыковой накладки.
Проверка прочности стыковой накладки:
Усилия приходящиеся на сварные швы прикрепляющие накладки к поясным уголкам:
-у обушка – 8.14+1=9.14см Принимаем 10см
-у пера – 3.49+1=4.49см. Принимаем 5м
Исходя из требуемой длины сварных швов назначаем длину стыковых накладок 300мм.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. – М: Стройиздат 1983.30с.
Руководство по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций - М: Стройиздат 1982.-78с.
СНиП II-26-76. Кровли. Нормы проектирования. М: Стройиздат 1977.-21с.
Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. М. Стройиздат 1977-186с.
СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М. Стройиздат. 1976-29с.
В.А. Иванов. Конструкции из дерева и пластмасс. Киев. Будевильник 1970. 501с.
СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М. Стройиздат.
А.А. Васильев. Металлические конструкции. М. Стройиздат 1975. 416с.

ДК А2.cdw

Конструкция стыка плит на опоре
Утепленая плита покрытия

мое творение2.doc

Нижегородский государственный архитектурно - строительный университет
Кафедра конструкций из дерева древесных композитов и пластмасс
Расчет и проектирование покрытия по клееным деревянным балкам для однопролетного промышленного здания
Студент: гр.126 Ю.А. Лебедева
Задание на проектирование
Выбор конструктивного решения покрытия.
Расчет плиты покрытия
Проектирование и статический расчет фермы
Конструктивный расчет элементов и узлов фермы
Список используемой литературы
Запроектировать покрытие из клеефанерных утепленных плит покрытия и несущих конструкций сегментных ферм над отапливаемым деревообрабатывающим цехом. Здание каркасное. Пролет здания 15 м высота здания 60 м . Шаг колонн вдоль здания В=50 м. Район строительства – г.Городец. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций: относительная влажность воздуха 75% ; температура воздуха 200С. Материал основных конструкций ель (II сорт).
Выбор конструктивного решения.
Принимаем типовые железобетонные колонны квадратного сечения hK×bK=04×04м. Привязка колонн к осям здания нулевая (рис.2.1). На колонны идущие с шагом 5м монтируются стропильные сегментные фермы пролетом 146м. По верхнему поясу ферм укладываются клееные утепленные плиты покрытия с фанерными обшивками. Номинальный размер плит в плане 50х10 м. По плитам укладываются рулонная кровля типа К-7. Крайний к торцам здания шаг колонн (и стропильных ферм) на 05 м меньше рядового и равен 45 м. Это вызвано необходимостью устройства карнизного свеса у торцовой стены и желанием сохранить единый единый типоразмер плиты длиной 50 м. Стены навесные из арболитовых панелей толщиной 25 см.
Расчет плиты покрытия.
1. Конструкция плиты.
Конструкцию плиты покрытия принимаем аналогично существующим типам. Каркас плиты выполняется из трех продольных несущих ребер сечением 194×44мм (из досок до острожки 200×50мм) и из 4 поперечных ребер сечением 119×44мм (из досок до острожки 125×50мм). Все ребра изготавливаются из древесины ель 2го сорта. Обшивку проектируем из березовой клееной фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ сорта В ВВ. С обоих торцов плиты к внутренней стороне нижней обшивки приклеиваются полосы фанеры толщиной 20 мм для крепления ее к нижележащим конструкциям посредством глухарей винтов шурупов или гвоздей устанавливаемые в заранее просверленные отверстия. Предварительно назначаем толщину верхней и нижней обшивок 8 мм.
Обшивки приклеиваются а ребрам при помощи клея ФР-12.(ТУ-05-1748-75).
В качестве утеплителя используются минераловатные плиты на синтетическом связующем толщиной 80мм (с плотностью =100кгм3) по ГОСТ 9573-72.
Пароизоляция – обмазочная битумная.
Ширину площадок опирания плиты на нижележащую конструкцию в расчете предварительно принимаем .
Технологический зазор между плитами в месте их опирания принимаем 20мм. Такая величина обусловлена допуском на точность монтажа ферм а также для обеспечения качественного утепления этого зазора.
2. Исходные данные для расчета и проектирования.
- Расчетный пролет плиты покрытия:
Определяется исходя из величины технологического зазора и минимального размера площадки опирания а также считая что расчетный пролет определяется между серединами этих площадок
- Расчетная ширина плиты:
- Расчетные сопротивления изгибу досок 2 –го сорта:
- Расчетные сопротивления скалыванию досок 2 –го сорта:
- Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 мм сжатию:
- Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 мм скалыванию вдоль волокон:
- Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 мм растяжению вдоль волокон:
- Расчетное сопротивление фанеры толщиной 8 мм изгибу из плоскости листа поперек волокон наружных слоев:
- Расчетный модуль упругости фанеры вдоль волокон:
- Расчетный модуль упругости древесины вдоль волокон:
Рис. 3.1. Утепленная плита покрытия с фанерными обшивками. а)поперечный разрез; б)продольный разрез; в)вид в плане
3.Геометрические параметры сечения плиты.
Так как требуется выполнить проверки прочности элементов из разных материалов вычислим геометрические характеристики сечения приведенные к материалу рассчитываемой конструкции.
Коэффициент приведения к фанере служит отношением модулей упругости
3.1. Момент инерции приведенные к фанере.
Момент инерции верхней обшивки относительно оси Х-Х ( моментом инерции обшивок относительно их собственной центральной оси параллельной оси Х-Х пренебрегаем вследствие млости) :
Момент инерции нижней обшивки относительно оси Х-Х:
Момент инерции продольных ребер относительно оси Х-Х приведенный к фанере
Момент инерции всего сечения относительно оси Х-Х приведенный к фанере
Момент инерции верхней обшивки относительно оси У-У
Момент инерции нижней обшивки относительно оси У-У
Здесь в расчет принимаем ширину нижней обшивки равной ширине верхней не учитывая выступы нижней обшивки за ребра.
Момент инерции продольных ребер относительно оси У-У приведенный к фанере
Момент инерции всего сечения относительно оси У-У приведенный к фанере
3.2. Момент инерции приведенные к древесине.
Момент инерции верхней обшивки относительно оси Х-Х приведенный к древесине (моментом инерции обшивок относительно их собственной центральной оси параллельной оси Х-Х пренебрегаем вследствие малости):
Момент инерции нижней обшивки относительно оси Х-Х приведенный к древесине
Момент инерции продольных ребер относительно оси Х-Х
Момент инерции всего сечения относительно оси Х-Х приведенный к древесине
Момент инерции верхней обшивки относительно оси У-У приведенный к древесине
Момент инерции нижней обшивки относительно оси У-У приведенный к древесине
Момент инерции продольных ребер относительно оси У-У
Момент инерции всего сечения относительно оси У-У приведенный к древесине
3.3. Моменты сопротивления.
Момент сопротивления всего сечения относительно оси Х-Х для верхней грани плиты приведенный к фанере
Момент сопротивления всего сечения утепленной плиты с нижней обшивкой относительно оси Х-Х для нижней грани плиты приведенный к фанере
Момент сопротивления всего сечения относительно оси У-У приведенный к фанере
Момент сопротивления всего сечения относительно оси У-У приведенный к древесине
3.4. Статический момент.
Статический момент верхней обшивки относительно оси Х-Х
Статический момент части сечения плиты выше оси Х-Х относительно этой оси приведенный к древесине
4. Подсчет нагрузок на плиту.
Постоянные нагрузки складываются из собственного веса элементов плиты а снеговая нагрузка имеет 2 варианта распределения (см. рис. 3.3).
В составе покрытия по сегментным фермам плита работает как косоизгибаемый элемент т.к. ни одна из главных осей сечения не совпадает с плоскостью действия нагрузки.
Рис. 3.3. Схема загружения фермы
Коэффициент надежности по ответственности принимаем равным 095.
4.1.Постоянная нагрузка
Нормативная нагрузка от собственной массы элементов покрытия при известных размерах последних
При непрерывности элементов по всему покрытию и постоянной его толщине:
4.2. Cнеговая нагрузка
Sg – расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли
– коэффициент перехода к нагрузке на покрытия
φо - центральный угол дуги верхнего пояса 60о
Длительная снеговая нагрузка на 1горизонтальной проекции покрытия:
Кпон=05 – коэффициент перехода к пониженной нормативной снеговой нагрузке
Понижающий коэффициент для снеговой нагрузки учитывающий сдувание снега ветром и определяемый скоростью ветра в районе строительства не вводим т.к.:
h - высота фермы посередине пролета.
Нагрузки на 1 м2 покрытия сводим в таблицу 3.1.
1.Два слоя изопласта
кгсм2 х 2 слоя толщиной 5 мм
1 Обшивка из березовой фанеры
2Продольные ребра из древесины ели
3.Поперечные ребра из древесины ели
4.Утеплитель( мин.вата ρ=100кгсм3)
5. Пароизоляция обмазочная битумная
6.Слой изопласта толщиной 5 мм на гвоздях
Всего постоянная нагрузка на 1м2 покрытия (gн и g)
Временные нагрузки (на карнизную плиту)
Расчетная снеговая нагрузка по второму варианту распределения
Пониженная снеговая нагрузка по второму варианту распределения
Полная нагрузка на 1 м2 покрытия
Нормальная составляющая и полной нагрузки по п.6 (хcos30)
Скатная составляющая полной нагрузки по п.6 (хsin30)
Расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли для г. Городца принята 240 кгсм2.
4.3. Линейные нагрузки на плиту.
Обозначив номинальную ширину плиты вычисляем составляющие полной нагрузки на 1 м пролета плиты:
5. Расчетные усилия в карнизной плите
6.Проверка плиты на прочность и жесткость.
mп =10- древесина ель
mв =10- здание отапливаемое влажность 75% условия эксплуатации А2
mт =10- температура эксплуатации 20° С
mн =12- только в расчете где учитывается монтажная нагрузка
mа =10- пропитки антипиренами нет.
Остальные коэффициенты равны 1.0 как не относящиеся к расчету плиты рассматриваемой конструкции.
6.1. Проверка нижней обшивки на растяжение.
- коэффициент учитывающий наличие стыка в растянутой обшивке
6.2. Проверка продольного ребра на изгиб.
Так как расчетное сопротивление древесины на изгиб меньше сопротивления фанеры на растяжение требуется проверка крайнего продольного ребра на изгиб. Причем расчет выполняется для самого растянутого ребра( нижележащего по скату) поскольку напряжения растяжения в древесине наиболее опасны.
6.3. Проверка верхней обшивки на устойчивость.
Косой изгиб здесь не учитываем поскольку влияние изгиба плиты в плоскости ската на возможную потерю устойчивости верхней обшивки незначительно
6.4. Проверка верхней обшивки на местный изгиб.
Расчетное сопротивление фанеры изгибу нужно умножить на коэффициент mн = 12. Обшивка рассчитывается на местный изгиб как жестко защемленная в местах примыкания к ребрам балка от сосредоточенного груза 100 кгс ( монтажная нагрузка) с коэффициентом надежности по нагрузке. Ширина распределения сосредоточенного груза вдоль плиты принимаем равной 10м.
6.5. Проверка прочности клеевого шва между верхней обшивкой и ребрами на скалывание.
Дополнительные касательные напряжения от косого изгиба не учитываем в силу их малости.
6.6. Проверка древесины ребер на скалывание по нейтральному слою.
7. Проверка плиты на жесткость.
Поскольку момент инерции сечения относительно оси Y-Y существенно больше момента инерции сечения относительно оси Х-Х расчет производим без учета косого изгиба.
fo- прогиб балки постоянного сечения без учета деформаций сдвига
fu- предельно допустимый прогиб
Еф – модуль упругости фанеры с учетом необходимых коэффициентов условий работы
К- коэффициент учитывающий переменность высоты сечения и принимаемый для балок постоянного сечения 10
с- коэффициент учитывающий влияние поперечной силы
– отношение высоты сечения на опоре к высоте сечения в пролете
γ – отношение площади обшивок к площади условной стенки
Результаты расчета сводим в табл. 3.2.
Табл. 3.2.Сводная таблица данных по расчету плиты
Исходные данные и наименование
Расчетная снеговая нагрузка на 1 м2 поверхности земли кгссм2
Сечение продольных ребер мм
Толщина верхней обшивки; нижней обшивки мм
Коэффициенты условий работы
Проверка нижней обшивки на растяжение кгссм2
Проверка продольного ребра на изгиб кгссм2
Проверка верхней обшивки на устойчивость кгссм2
Проверка верхней обшивки на местный изгиб кгссм2
Проверка прочности клеевого шва кгссм2
Проверка древесины ребер на скалывание кгссм2
Проверка плиты на жесткость см
Проектирование и статический расчет фермы.
Материалы для изготовления фермы:
Клееные деревянные элементы - доски стандартного сортамента по ГОСТ 24454-80* Е второго сорта древесины ель клей ФР-12;
Металлические элементы и детали узлов – сталь марки С255 по ГОСТ 277772-88.
Шпильки – горячекатанна гладкая арматура А-I по ГОСТ 5781-82 и ГОСТ 380-71.
Болты – согласно ГОСТ 7798-70*.
Температурно - влажностные условия конструкций относятся к группе А2.
2. Геометрические размеры (по рис.4.2.)
Учитывая необходимость точного изготовления элементов фермы все их геометрические размеры должны определяться с точностью до 1 мм.
2.1. Расчетный пролет фермы.
Определяется по расстоянию между осями анкерных болтов для крепления фермы к оголовку колонны (рис.2.1).
2.2. Высота фермы по осям поясов.
Высоту фермы по осям поясов принимаем исходя из рекомендуемого отношения для сегментных ферм:
2.3. Радиус кривизны оси верхнего пояса.
2.4. Центральный угол дуги верхнего пояса.
Получаем из выражения
2.5. Длина оси верхнего пояса.
2.6. Длина оси панели верхнего пояса.
При L = 15 м количество панелей n=3.
Для трехпанельной фермы с разрезным верхним поясом все панели имеют одинаковую длину
2.7. Длина хорды панели верхнего пояса.
Рис. 4.1. Хорда и стрела подъёма панели верхнего пояса.
2.8. Стрела подъема панели верхнего пояса.
Стрела подъема панелей вычисляется по приближенной формуле:
2.9. Вспомогательные геометрические размеры фермы.
Обозначения вычисляемых геометрических размеров приведены на рис. 4.2.
Горизонтальные проекции панелей верхнего пояса:
Вертикальные проекции панелей верхнего пояса:
Рис. 4.2. Геометрическая схема фермы
2.10. Длина панелей нижнего пояса.
2.11. Строительный подъем нижнего пояса.
Строительный подъем принимаем приблизительно равным:
3. Подсчет нагрузок на ферму.
3.1. Нагрузка от собственного веса элементов покрытия (кровля плиты) приходящаяся на 1 м пролета фермы.
Произвольная ордината эпюры расчетной постоянной нагрузки на 1 м пролета фермы выразится:
3.2. Собственный вес фермы на 1 м пролета фермы.
3.3. Полная постоянная нагрузка на 1 м пролета фермы.
3.4. Снеговая нагрузка.
В расчет включаем 1 и 2 схемы распределения снеговой нагрузки а так же расположение снега только на половине пролета. Исходя из принятого соотношения высоты и пролета фермы максимальный угол между касательной к скату покрытия (у опоры) и горизонтальной плоскостью не превышает 500. Следовательно снеговая нагрузка будет действовать на всем пролете фермы.
Произвольная ордината эпюры расчетной снеговой нагрузки на 1 м пролета фермы выразится:
- 1ая схема загружения
- 2ая схема загружения
3.5. Ветровая нагрузка.
Поскольку ветровая нагрузка направлена вверх перпендикулярно покрытию и разгружает конструкцию то ее имеет смысл учитывать лишь для проверки смены знака усилий в элементах фермы при действии только постоянной нагрузки. Однако соотношение величин постоянной и ветровой нагрузок в рассматриваемом расчете практически всегда таковы что ветровой отсос не изменяет знака усилий в элементах а поэтому включать давление ветра в расчет не будем.
3.6. Расчетные узловые постоянные нагрузки.
Вычислим ординаты эпюры постоянной нагрузки пользуясь при этом схемой на рис. 4.3.
Для промежуточных узлов
3.7. Расчетные узловые нагрузки от снега.
Вычислим ординаты эпюр для двух схем распределения снеговой нагрузки пользуясь при этом схемой на рис. 4.3.:
Узловые силы от 1-ой схемы распределения снеговой нагрузки
Рис.4.3. Схемы распределения постоянной и снеговой нагрузок на 1 м пролета фермы.
Узловые силы от 2-ой схемы распределения снеговой нагрузки( для половины эпюры с большими значениями)
Рис.4.4. К определению узловых нагрузок.
4. Статический расчет фермы.
Статический расчет стропильных ферм производим аналитическим методом вырезания узлов который заключается в рассмотрении условий равновесия каждого выделенного из фермы узла в проекциях на ортогональные оси.
Определим углы наклона стержней фермы к проекционным осям (рис. 4.5) руководствуясь геометрической схемой фермы на рис. 4.2.
Опорные реакции определяются из условия равенства суммы моментов внешних сил относительно опорных узлов и равенства суммы проекций всех сил на вертикальную ось нулю.
По аналогичным формулам определим усилия в правой части фермы. Сила лежащая в правой ее половине при этом равна 0.
Контролем правильности вычислений служат одинаковые значения полученные для элементов
Знак «+» перед усилием означает растяжение в элементе знак «-» означает сжатие.
Усилие O2 – это усилие в элементе O2 полученное из расчета правой половины фермы.
5. Определение расчетных моментов в панелях верхнего пояса.
Панель разрезного верхнего пояса представляет собой стержень кругового очертания с шарнирно- опертыми концами воспринимающее сжимающее усилие приложенной к центрам опорных сечений и изгибающий момент от внеузловой поперечной нагрузки. Кроме того изгибающий момент возникает от продольной силы благодаря криволинейности стержня.
Расчет должен выполняться как для сжато-изгибаемого элемента по формуле:
где: N- расчетная сжимающая сила действующая в элементе
Fрасч- расчетная площадь поперечного сечения элемента принимаемая равной Fбр
Wрасч- расчетный момент сопротивления принимаемый равным Wбр
Мд- изгибающий момент определяемый из расчета конструкции по деформированной схеме
Общий момент по деформированной схеме может быть определен как разность деформационных моментов от каждой из нагрузок:
где: М1- изгибающий момент от поперечной нагрузки по недеформированной схеме
М2- изгибающий момент от продольной силы по недеформированной схеме
- коэффициент учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента
fn- стрела подъема панели верхнего пояса
lгор.пр.- горизонтальная проекция рассчитываемой панели.
Изгибающий момент в панелях от постоянной нагрузки без учета ее находим способом таким:
Моменты в остальных панелях и от других нагрузок найдем аналогичным способом. Результаты вычислений заносим в табл. 4.2.
Рис.4.7. Расчетная схема панели разрезного верхнего пояса.
для расчета по нормальным напряжениям;
)“max N(по модулю)- соотв. М”
)“max М(по модулю)- соотв. N”
для проверки прочности по возможным радиальным напряжениям;
)“min N(по модулю)- соотв. +М”
)“mах +М - соотв. N”
Табл.4.2. Результаты статического расчета сегментной фермы
Постоянная нагрузка на всём пролёте
-ая схема распределения снега на всем пролете
6923-322348= =-95425
8557-281655= =146902
на левой половине пролета
8557-173337= =255220
на правой половине пролета
5319-310953= =204366
6345-253921= =-27576
Расчетные сочетания усилий
N=-151874; max M=28204
N=-151874; max+M=28204
Конструктивный расчет элементов и узлов фермы.
1.Компановка сечения верхнего пояса.
Сечение верхнего пояса проектируем клееным из досок сортамента пиломатериалов с учетом припусков на фрезерование их пластей до склеивания пакета.
В качестве исходных принимаем доски сечением 150х40мм. Их толщина после фрезерования пластей составит40-5.5=345мм а ширина склеенного пакета составит 150-15=135мм.
Задаемся сечением панели АБ склеенной из 11 досок толщиной 345 мм каждая. Тогда высота сечения:
h=34.5.11=38cм;b=135мм=135см;
Гибкость панели в плоскости фермы:
[λ]- предельная гибкость элемента
mп=1 – древесина сосна
mв=10- здание отапливаемое влажность 65-75%
mт – температура эксплуатации 18-22оС
mД =10 – Середина панели АБ имеет угол
mн =1.0 – расчет на монтажную или иную нагрузку отсутствует
mб=10 – высота запроектированного сечения верхнего пояса менее 50см
mсл=099 – толщина досок после фрезерования 34.5 мм
mа=10 – глубокой пропитки антипиренами нет
mо=10 – панель верхнего пояса- изгибаемый элемент прямоугольного сечения не имеющий ослаблений и подрезок.
2. Конструктивный расчет панелей верхнего пояса.
Проверка прочности по нормальным напряжениям
-ое сочетание: N=-1925175кгс;M=-96585кгсм
-ое сочетание: N=-151874кгс;M=+28204кгсм
Проверка устойчивости плоской формы деформирования. Расчет верхнего пояса производим исходя из условия что связи раскрепляют панели по концам и в средней их части.
λ – гибкость панелей верхнего пояса при длине расчетного участка равной половине длины панели
п– параметр учитывающий наличие связей по растянутой от изгибающего момента кромке
lp – длина расчетного участка равная расстоянию между точками примыкания связей
Кф – коэффициент учитывающий характер изменения изгибающего момента в пределах расчетного участка.
– по расчету на прочность от первого сочетания.
3. Расчет нижнего пояса.
Максимальное усилие в нижнем поясе: U1=1707821 Н.
Необходимая площадь сечения стального пояса из условия прочности на растяжение: см2
Проектируем нижний пояс из двух уголков 56×36×5 по ГОСТ 8510-86 с общей площадью сечения: А=2×441=882 см2
Проверяем гибкость пояса в вертикальной плоскости: т.е. не превышает предельную.
Изгибающий момент в нижнем поясе от собственного веса:
Растягивающие напряжения в поясе с учетом собственного веса:
Уголки необходимо соединить стальными пластинами установленными с шагом не превышающим значения 80
Принимаем шаг 80смт.к.100см>
4.1. Проектирование сечения раскосов.
За расчетное усилие принимаем максимальное усилие растяжения в самом длинном раскосе по табл. 4.2.
Минимальный размер поперечного сечения равен: см
l=485.5cм (графически)
Количество досок в пакете 143.45=4.06 шт
Принимаем раскосы в виде клееного пакета из 4 досок шириной 13.5 см и толщиной 345 мм.
Коэффициент продольного изгиба определяется по формуле:
Проверка устойчивости стойки:
Устойчивость раскоса обеспечена.
За расчетное усилие принимаем максимальное усилие сжатия в раскосе по табл.4.2.
l=325.2cм (графически)
Количество досок в пакете 9.383.45=2.72 шт
Принимаем раскосы в виде клееного пакета из 3 досок шириной 13.5 см и толщиной 345 мм.
4.2. Расчет стальных накладок на раскосы
Предварительно назначаем сечение стальных накладок 8х80 и проверяем их на устойчивость при действии на максимальное усилие растяжения в большом раскосе:
Этот же раскос но на действие сжимающего усилия:D2=1395.25кгс.
Проверяем на устойчивость при действии на максимальное усилие сжатия меньшем раскосе:
4.3. Расчет крепления стальных накладок к раскосам.
Предварительно назначаем шпильки из арматурной стали А-I диаметром d=12мм.
Расчетная несущая способность:
а) из условия смятия древесины раскоса
б) из условия изгиба нагеля
Необходимое количество нагелей для крепления планок определим по максимальному усилию в раскосах:
Т.о. принимаем крепление накладок ко всем раскосам с помощью 4-х шпилек диаметром 12мм и длиной
Lш=135(верх. пояс)+4*8(накладки с пластинками с двух сторон)+2*25(резьба)=217=220мм
Рис.4.9.а) узловой вкладыш; г) общий вид узла; д) стальная накладка
4.4.Проверка прочности раскоса на растяжение
Максимальное усилие растяжения наблюдается в раскосе D2
Fнт =(10.35-1.2*2)*135=106.92см2
5. Расчет опорного узла А.
Верхний пояс фермы в опорном узле упирается в плиту с ребрами жесткости приваренную к вертикальным фасонкам.
5.1.Проверка смятия торца верхнего пояса.
Смятие торца на действие максимального сжимающего усилия О1=1925175 кгс
Площадь смятия определяется высотой упорной плиты которую предварительно назначаем 240мм.
Т.о. напряжения смятия равны:
5.2.Расчет упорной плиты.
Упорную плиту принимаем 240х170мм из стального листа толщиной 10мм усиливаем ребрами жесткости толщиной 10 мм и высотой 50 мм. Пролет lр=145 мм. На расчетную часть плиты приходится 13 усилия от примыкающей панели верхнего пояса т.е.
Расчетный изгибающий момент в упорной плите:
Момент сопротивления:
Требуемый для восприятия изгибающего момента момент сопротивления находим из выражения:
5.3. Расчет опорной плиты.
Максимальное опорное давление фермы R=1442062 кгс. Размеры плиты предварительно назначаем 200х280 мм.
Напряжение смятия под опорной плитой:
Расчетный изгибающий момент в консоли опорной плиты при расчетной ширине полосы b=1см определяется по формуле:
Необходимый момент сопротивления:
Необходимая толщина опорной плиты:
Принимаем опорную плиту толщиной 12см.
5.4. Расчет сварных швов для крепления нижнего пояса в узле А.
Сварные швы прикрепляющие уголки нижнего пояса к вертикальным фасонкам в опорном узле должны воспринимать растягивающие усилие в первой панели нижнего пояса U1=1707821 кгс.
Каждый уголок приваривается к фасонке двумя угловыми швами - у обушка и у пера.
Усилие на шов для одного уголка:
Длина сварного шва определяется:
Длина шва у обушка равна:
-из расчета на условный срез по металлу шва:
-из расчета на срез по металлу границы сплавления:
из расчета на срез по металлу шва:
из расчета на срез по металлу границы сплавления:
Принимаем длину шва для приварки каждого уголка к опорному башмаку с учетом удлинения каждого шва на 10 мм:
-у обушка – 8.77+1=9.77см Принимаем 10см
-у пера – 3.76+1=4.74см. Принимаем 5см
6. Расчет промежуточных узлов верхнего пояса (Б и В)
6.1. Расчет панели верхнего пояса на смятие.
Проектируем узлы верхнего пояса с металлическими вкладышами между торцами соседних панелей расположенными посередине высоты сечения верхнего пояса.
Максимальное напряжение смятия в торцах деревянных элементов пояса
6.2.Расчет металлического вкладыша.
Равномерно распределенная нагрузка на расчетную полосу:
Изгибающий момент в расчетной полосе:
Требуемый из условия прочности момент сопротивления:
Толщина пластинки вкладыша:
Принимаем толщину опорной пластинки 6мм.
6.3. Расчет узлового болта в узлах Б и В.
В узле В максимальное усилие:
Максимальное равнодействующее усилие в узле В где находятся раскосы D2 и D2 можно вычислить по теореме косинусов:
Рис. 4.11. Промежуточный узел верхнего пояса. Векторная схема усилий.
Максимальное значение равнодействующей в узле В
Площадь болта из условия среза вычисляется из выражения:
Диаметр болта из условия смятия вычисляется по формуле:
Проверяем болт на действие изгибающего момента от равнодействующей R:
Требуемый момент сопротивления:
Необходимый диаметр болта:
Принимаем окончательно узловой болт диаметром 27мм и длиной
lб=135(верх. пояс) + 2*100(дер. накладки) + 2*25(резьба)=385мм
Расстояние от центра болта до края ребра жесткости составит
Тогда толщина вкладыша 2*5.4+2*0.5=12см
7. Расчет промежуточных узлов Г и Д нижнего пояса.
Эти 2 узла будут одинаковы по своему строению. Предварительно назначаем сечение каждой накладки 10х120мм.
7.1. Расчет узлового болта.
Максимальная разность усилий возникает при действии 1-ой схемы снеговой нагрузки на одной половине фермы и равна:
044.61-902036=3024.25кгс
Площадь болта из условия среза вычисляется:
Принимаем окончательно узловой болт диаметром 20мм и длиной
lб=135(верх. пояс) + 2*10(накладки) +4*8(накладки на раскосы)+ 2*25(резьба)=240мм
Расстояние от центра болта до края стыковой накладки составит
2=50см>1.5*2.0=30 см
7.2. Расчет стыковой накладки.
Проверка прочности стыковой накладки:
Усилия приходящиеся на сварные швы прикрепляющие накладки к поясным уголкам:
-у обушка – 8.14+1=9.14см Принимаем 10см
-у пера – 3.49+1=4.49см. Принимаем 5м
Исходя из требуемой длины сварных швов назначаем длину стыковых накладок 300мм.
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования. – М: Стройиздат 1983.30с.
Руководство по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций - М: Стройиздат 1982.-78с.
СНиП II-26-76. Кровли. Нормы проектирования. М: Стройиздат 1977.-21с.
Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. М. Стройиздат 1977-186с.
СНиП II-6-74. Нагрузки и воздействия. Нормы проектирования. М. Стройиздат. 1976-29с.
В.А. Иванов. Конструкции из дерева и пластмасс. Киев. Будевильник 1970. 501с.
СНиП II-23-81. Стальные конструкции. Нормы проектирования. М. Стройиздат.
А.А. Васильев. Металлические конструкции. М. Стройиздат 1975. 416с.

ДК А1.cdw

Все ребра изготавливать из древесины - сосны 2 сорта.
Стальные элементы изготавливать из стали С255
Защитную обработку деревянных элементов ппроизводить после выборки гнёзд
сверления отверстий.
Элементы цельного сечения - щит и элементы связей покрыть составом КДС-А - огнебиозащитное
Клеёные элементы обработать за 2 раза эмалью ПФ-115.
Торцы элементов обмазать герметиком У-30м.
Металлические детали окрасить за 2 раза составом ПФ-115 по грунтовке.
Все сварные швы варить электродами Э42 по ГОСТ 9467-75.
Высота неоговоренных швов кf=6мм.
Все стальные элементы должны иметь защитное покрытие в соответстии с требованиями
Деревянные накладки 100х180
Расчетная схема фермы. Узлы
чертежи деревянных элементов фермы.
Опорный башмак М 1:10
Спецификация древесины на ферму ФС 1
Спецификация стали на ферму ФС 1