Расчет двутавровой дощато-гвоздевой балки с перекрестной стенкой

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Расчет двутавровой дощато-гвоздевой балки с перекрестной стенкой

Исходные данные

1. Схема - 3 (двутавровая дощато-гвоздевая балка с перекрестной стенкой);

2. Пролет балки - 11м;

3. Шаг балок - 5,5м;

4. Снеговой район - III;

5. Тип покрытия -БП (кровля теплая рулонная по клеефанерным панелям).

1. Расчет клеефанерной панели

Ширину панели берем 1,1 м. Длину принимаем равной 548 см, с учетом зазора на неточность изготовления. Продольные ребра принимаем из досок 40х150 мм. Высота их после обстругивания - 144 мм. Толщина крайних ребер тоже после обстругивания - 38 мм. Утеплитель принимаем плиточный пелопласт толщиной 50 мм, с объемным весом 0,40 кН/м3- приклеиваем его на слои краски, которая исполняет роль пароизоляции.

Расчетным пролетом панели считаем ее длину, уменьшенную на 1 %.

где 0,99- коэффициент, который учитывает влияние неравномерности распределения нормальных напряжений.

1.1 Сбор нагрузок

дощатый гвоздевой балка

Расчетную нагрузку определяем в табличной форме.

Находим приведенные геометрические характеристики разреза:

Находим напряжение розтяжения в нижней обшивке

где 14,0 -расчетное сопротивление опор фанеры растяжению; 0,6-коэффициент, который учитывает возможные непроклеи в швах.

Расстояние между ребрами каркаса a=24,6 см.

Отношение

Находим напряжение давления в верхней обшивке

Проверяем нижнюю обшивку фанеры и изгиб поперек волокон

Момент сопротивления расчетной полосы обшивки

Находим напряжение в верхней обшивке

Прочность обеспечена, что подтверждает правильность выбранного количества продольных ребер.

Проверяем надежность сопротивления сколу по клеевому шву между внешними и внутренними шпонами фанеры.

Поперечная сила на опоре

Статический момент части приведенного разреза, который смещается

Суммарная ширина продольных ребер каркаса

Напряжение скалывания

Проверяем жесткость принятого сечения панели

Условие выполнено

2. Расчет дощато-гвоздевой балки

2.1 Геометрические размеры балки

Высоту сечения в четверти пролета принимаем 1/8l:

Высоту балки в середине пролета h и на опорах h0 при уклоне верхнего пояса i=1:12 принимаем:

2.2 Расчет на прочность

Для предварительного расчета задаемся шириной доски для поясов hп=18 см и определяем расстояние между центрами поясов на опоре :

hоп1=hоп - hп=1,18-0,18=1,0 м

Определяем нагрузку от собственного веса балки.

Нормативная и расчетная нагрузки, действующие на 1 пог.м. балки при расстоянии между балками 5,5 м :

Расстояние х от опоры до наиболее напряженного при изгибе сечения при равномерной нагрузке

Изгибающий момент в сечении х=3,33 м.

Расстояние между центрами тяжести поясов в сечении х:

Расчетное усилие в нижнем поясе:

Небходимая площадь сечения брутто нижнего пояса:

где косл=0,9-коєффициент осдабления растянутых элементов болтами и гвоздями.

Принимаем сечение нижнего поясаиз двух досок ближайшее по сортаменту 2х6х18см, площадью

Для удобства конструирования верхний пояс проектируем также из двух досок 6х18 см. При этом окончательная высота балки на опоре hоп1=hоп - hп=1,18-0,18=1,0 м.

Перекрестную стенку балки проектируем из двух слоев досок сечением 2,5х15 см, расположенных под углом 450 к нижнему поясу.Ребра жесткости из конструктивных соображений ставим из брусков сечением 5х9 см на расстоянии 1/8l, т. е. через 110 см, что соответствует ширине панели.

3. Стык нижнего пояса

3.1 Расчет стыка нижнего пояса

Стык нижнего пояса проектируем посредине пролета и осуществляем его на болтах из круглой стали dб=12 мм с деревянными накладками сечением 4х18 см и с внутренней прокладкой сечением 5х18 см.

Определяем несущую способность болта на один срез:

-из условий смятия в среднем элементе

-из условий смятия в крайнем элементе

-из условий изгиба нагеля

Из полученных трех величин принимаем наименьшее, т. е.

Растягивающее усилие в середине пролета нижнего пояса балки

где М - изгибающий момент посредине пролета, равный

Необходимое количество четырехсрезных болтов получим по формуле

Болты размещаем по одну сторону стыка по два болта в ряду с количеством 12/2=6 рядов.

В соответствии с правилами размещения болтов принимаем: расстояние между болтами вдоль волокон s1=10 см >7d=7х1,2=8,4 см; поперек волокон - s2=10 см >3,5d=3,5х1,2=4,2 см. Расстояние от кромки накладки поперек волокон s3=4 см >3d=3х1,2=3,6 см.

Таким образом, длина накладки выразится s=s1 х6х2=10х7х2=140см.

3.2 Проверка прочности принятых сечений

Проверяем прочность сечения нижнего пояса по крайнему ряду болтов, на расстоянии от опоры

Изгибающий момент в этом сечении

Расстояние между осями поясов в этом сечении

Расчетное усилие

Площадь сечения нетто нижнего пояса

Несущая способность нижнего пояса

Напряжение

3.3 Расчет гвоздей для крепления поясов

Для расчета гвоздей всю длину балки разбиваем на три зоны гвоздевого забоя: первые две зоны- на первых панелях от опоры длиной по 100см, вторые зоны- на вторых панелях от опоры также по 100 см и третья зона- на остальном участке длиной 4х100=400см.

Зона I. Расстояние середины зоны от опоры х1=100/2=50 см.

Поперечная сила в этом сечении

Изгибающий момент в этом сечении

Расстояние между центрами поясов

Продольное усилие в нижнем поясе

Сдвигающее усилие

Принимаем длину гвоздя, равную трехкратной толщине доски lгв=150 мм.

Определим несущую способность гвоздя на один срез:

- из условий смятия в средних элементах

-из условий смятия в крайних элементах

-из условий изгиба

Из полученных трех величин принимаем наименьшее, т. е.

Гвоздь работает на два среза. Несущая способность двухсрезного гвоздя

Необходимое количество гвоздей для зоны I

Принимаем шаг гвоздей в соответствии с правилом размещения их вдоль волокон s1=10 см >15d=15х0,5=7,5 см и забивая гвозди по 4 в ряд получим:

Зона II. Расстояние середины зоны от опоры х1I=100/2+100=150 см.

Поперечная сила в этом сечении

Изгибающий момент в этом сечении

Расстояние между центрами поясов

Продольное усилие в нижнем поясе

Сдвигающее усилие

Необходимое количество гвоздей для зоны II

Принимаем шаг гвоздей в соответствии с правилом размещения их вдоль волокон sII=20 см и забивая гвозди по 4 в ряд получим:

Зона III. Расстояние от опоры до середины III зоны

хIII=100х2+100/2=250 см.

Поперечная сила в этом сечении

Изгибающий момент в этом сечении

Расстояние между центрами поясов

Продольное усилие в нижнем поясе

Сдвигающее усилие

Необходимое количество гвоздей для зоны II

Принимаем шаг гвоздей в соответствии с правилом размещения их вдоль волокон sIII=20 см и забивая гвозди по 4 в ряд получим:

3.4 Конструкции опорного и конькового узлов

Опорный узел балки выполняется с помощью прокладок и стоек с двух сторон из досок толщиной 5 см, скрепленных между собой гвоздями dгв=5 мм, длинной lгв=250 мм и шестью болтами dгв=12 мм.

Стык верхнего пояса выполняется на накладках из досок толщиной 4 см, шириной 12,5 см, длиной l=55см, скрепленных четырьмя болтами dб=12 мм - по два болта с каждой стороны.

4. Проверка устойчивости балки

Проводим проверку устойчивости стенки из плоскости балки в середине опорной панели.

Усилие, приходящееся на одну доску при угле уклона досок 450:

где d=15см- ширина доски перекрестной стенки.

Напряжение в доске

5. Проверка прочности нижнего пояса балки

Балка ослаблена гвоздями на расстоянии от опоры х=3,33 м.

Расчетное усилие в нижнем поясе N=8586 кг.

Площадь сечения нижнего пояса нетто

где Fосл=20 см2; kосл=0,9

Несущая способность нижнего пояса в сечении х:

6. Проверка балки на жесткость

Проверку балки на жесткость производим по моменту инерции

Прогиб балки определяем по формуле

Относительный прогиб

Условие выполнено.

Размещено на Allbest.ru