Расчет деревянного каркаса прирельсового склада

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования РФ

Казанский государственный

архитектурно-строительный университет

кафедра МКиИС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту:

«Расчет деревянного каркаса прирельсового склада».

Выполнил: ст. гр. 1ПГ53з Хасанова Э.

Проверил: Шмелев Г. Н.

Казань 2016

1. Введение

деревянный конструкция покрытие несущий

Целью выполнения данного курсового проекта является закрепление теоретических знаний по расчету и проектированию конструкций из дерева и пластмасс.

В составе данного раздела курсового проекта решаются следующие вопросы:

1. Расчет конструкций покрытия здания, заданного по шифру;

2. Определение действующих нагрузок, разработка расчетных схем элементов покрытия, выполнение статических расчетов;

3. Проверка несущей способности элементов покрытия и поперечной рамы здания;

4. Разработка и принятие мер для защиты деревянных конструкций от загнивания, возгорания и коррозии.

2. Исходные данные

Шифр - 256:

Шаг рам в продольном направлении - 5 м

Длина пролета - 22 м

Расстояние до низа стропильных конструкций - 7,8 м

Длина здания равна 11*В= 55м

Рис. 1 Схема поперечного разреза здания

3. Расчёт утепленной клеефанерной панели покрытия

Исходные данные: размер панели в плане 0,98х4,98 м; обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ по ГОСТ 3916-69*; ребра из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФРФ-50. Утеплитель - пенополистирол. Плотность утеплителя 0,3 кН/м³. Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Воздушная прослойка над утеплителем - вентилируемая вдоль панели. Кровля из рулонных материалов (рубероид) трехслойная. Первый слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной прокатки слоя. Оставшиеся два слоя наклеивают после установки панели.

3.1 Компоновка рабочего сечения панели

Ширину панели делают равной ширине фанерного листа с учетом обрезки кромок для их выравнивания . Толщину фанеры принимаем 10 мм.

Расчётный пролет панели . Высота принята , что составляет пролёта и соответствует рекомендациям, согласно которым высота панели составляет пролета.

Каркас панели состоит из трех продольных ребер.

Расстояние между ребрами в осях .

Для придания каркасу жесткости продольные ребра соединены на клею с поперечными ребрами, расположенными по торцам и в середине панели.

3.2 Нагрузки на панель

Панели предназначены для укладки по несущим деревянным конструкциям. Подсчет нормативной и расчетной нагрузок приведен в таблице.

№ п/п	Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	f	Расчётная нагрузка, кН/м2
1	Кровля рубероидная трехслойная	0,12	1,3	0,156
2	Фанерная обшивка, фанера марки ФСФ	0,14	1,1	0,154
3	Продольные и поперечные ребра	0,128	1,1	0,14
4	Утеплитель - пенополистирол	0,025	1,1	0,03
5	Пароизоляция	0,02	1,3	0,026
6	Временная (снег)	1,71	1,4	2,4
7	Полная	2,143		2,906

Полная нагрузка на 1 м панели:

нормативная

расчётная .

3.3 Расчетные характеристики материалов

Для фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ семислойной толщиной 10 мм по табл. 10 и 11 СНиП II-25-80 имеем:

расчетное сопротивление растяжению: R_ф.р= 14 МПа;

расчетное сопротивление сжатию: R_ф.с= 12 МПа;

расчетное сопротивление скалыванию: R_ф.ск= 0,8 МПа;

расчетное сопротивление изгибу: R_ф.и90= 6,5 МПа;

модуль упругости: Е_ф=9000 МПа;

Для древесины ребер по СНиП II-25-80 имеем модуль упругости Е_др=10000 МПа.

3.4 Геометрические характеристики сечения панели

Приведённая расчётная ширина фанерных обшивок согласно СНиП II-25-80 п.4.25.

b_пр=0.9b при l>6a, где b - полная ширина плиты, l - пролет плиты, a - расстояние между продольными ребрами по осям. b_пр=0.90.98=0.882 м.

Геометрические характеристики клеефанерной панели приводим к фанерной обшивке. Приведенный момент инерции поперечного сечения панели.

Приведенный момент сопротивления поперечного сечения панели:

.

3.5 Проверка панели на прочность

Максимальный изгибающий момент в середине пролета:

Напряжения в растянутой обшивке:

,

где 0.6 - коэффициент, учитывающий снижение расчётного сопротивления фанеры в растянутом стыке. (п.4.24 СНиП II-25-80).

Расчет на устойчивость сжатой обшивки производим по формуле:

При расстоянии между продольными ребрами в свету с₁ = 0,424 м и толщина фанеры .

тогда при <,

Напряжение в сжатой обшивке:

<

Расчёт на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины продольных ребер) производят по формуле:

Поперечная сила равна опорной реакции панели:

Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:

Расчётная ширина клеевого соединения: b_расч = 40,042 = 0,168 м.

Касательные напряжения будут:

.

3.6 Проверка панели на прогиб

Относительный прогиб панели:

,

где - предельный прогиб в панелях покрытия согласно табл. 16 СНиП II-25-80.

4. Проектирование треугольной решетчатой фермы

Здание II класса ответственности г_п=0,95, кровля рубероидная, ограждающие конструкции - клеефанерные плиты, уложенные по верхним поясам ферм. Пролет фермы - L=22м; шаг - В=5м. Материал деревянных элементов - древесина хвойных пород 2-го сорта, клей марки ФРФ, металлических - сталь - ВСт3пс6.

Принимаем треугольную металлодеревянную ферму с разрезным верхним поясом из клеедеревянных блоков. Расчетный пролет фермы l=21,72м. Расчетная высота фермы f=l/6=21,72/6=3,62м. Угол наклона верхнего пояса к горизонту tgб₁=2f/l=2*3.62/21.72=0.33; отсюда угол наклона верхнего пояса б₁=18є;

cosб₁=0.949. Длина верхнего пояса фермы 11,448м, длина панелей нижнего пояса фермы 3,62м. Углы наклона раскосов б₁=18є; б₂=34є.

Рис. 2 Геометрические размеры фермы

Для определения расчетных усилий в элементах фермы рассматриваем два сочетания нагрузок: 1 - постоянная и временная по всему пролету - для определения усилий в поясах; 2 - постоянная по всему пролету и временная на половине пролета - для определения усилий в элементах решетки. Разгружающий эффект ветровой нагрузки на ферму не учитывается.

Нагрузки

Наименование нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м	Коэффициент надежности по нагрузке гf	Расчетная нагрузка кН/м
Клеефанерная плита покрытия: - Собственный вес плиты без рубероидной кровли - вес рубероидной кровли Собственный вес фермы	1,565 0,6 1,1	1,1 1,3 1,1	1,721 0,78 1,21
Постоянная нагрузка g Временная снеговая S	3,265 8,57	1,4	3,711 12
Полная	11,835		15,711

Собственный вес фермы определяем при К_СВ=4,25 - коэффициент собственного веса фермы для металлодеревянной фермы треугольного очертания пролетом 24м. q_св=(qⁿ+Sⁿ)/(1000/(К_СВ*l)-1)=(2.165+8.57)/(1000/(4.25*22)-1)=1.1кН/м

4.1 Определение узловых нагрузок и усилий в стержнях фермы

Определяем усилия в стержнях от снеговой нагрузки s=12 кН/м, расположенной на левой стороне пролета. Условно сосредоточенные нагрузки в узлах верхнего пояса:

Опорные реакции:

Продольные усилия в стержнях определим методом вырезания узлов.

Узел А. К нему приложена внешняя сила Р₁ и опорная реакция R_A. Для определения усилия S_AC спроецируем все силы на ось Y, перпендикулярную усилию S_AN

Отсюда

Для определения усилия S_AN составим уравнение:

Узел N.

Из уравнения отсюда

Аналогично находим усилия в других узлах и заносим в таблицу.

Продольные усилия N, кН, в стержнях фермы

Наименование элемента	обозначение	От пост. нагрузки g=3.711 кН/м	от снеговой нагрузки S=12кН/м	Расчетные усилия при снеговой нагрузке S=12кН/м
			слева	справа	на всем пролете	на полупролете	на всем пролете
1 Верхний пояс Нижний пояс Стойки Раскосы	2 AC CD DE AN MN ML DM EL CM DL	3 -111.58 -95.51 71.55 106.06 106.06 85.49 6.6 26.27 -21.29 -24.27	4 -245.32 -193.34 -115.77 232.97 232.97 166.41 21.36 42.51 -68.89 -78.53	5 -115.77 -115.77 -115.77 110.26 110.26 110.26 0 42.51 0 0	6 -361.09 -309.11 -231.54 343.23 343.23 276.67 21.36 85.02 -68.89 -78.53	7 -356.90 -288.85 -187.32 339.03 339.03 251.90 27.96 68.78 -90.18 -102.80	8 -472.67 -404.62 -303.09 449.29 449.29 362.16 27.96 111.29 -90.18 -102.80

1.Усилия в гр.3 вычислены путем умножения усилий, полученных в гр.6, на коэффициент K=g/S=3.711/12=0.309.

2.Усилия в стойке CN равны нулю.

3. Усилия в графе 7 получены путем сложения графы 3 и наиболее из граф 4,5

4. Усилия в графе 8 получены путем сложения граф 3 и 6.

4.2 Подбор сечения элементов фермы

4.2.1 Подбор сечения верхнего пояса

Горизонтальные проекции каждой панели верхнего пояса рассматриваем как однопролетные балки с соответствующей схемой загружения. Кроме продольных усилий в панелях возникают изгибающие моменты и поперечные силы.

В качестве расчетной рассматриваем приопорную панель верхнего пояса при действии снеговой нагрузки на всем пролете. Предварительный подбор сечения ведем с учетом продольного усилия N=472,67 кН. Ширина прямоугольного сечения b=20см. Требуемую площадь сечения можно определить из выражения F_тр=1,7N/R_с=1,7*472,67/1,5=535,69см²; где коэффициент 1,7 учитывает изгибающий момент, гибкость и прогибы в стержнях. R_с=1,5 кН/см² - расчетное сопротивление древесины хвойных пород 2-го сорта при ширине сечения b>13см.

Требуемая высота сечения h_тр=535,69/20=26,78см. принимаем верхний пояс в виде клееного разрезного бруса прямоугольного поперечного сечения 20*27см, где высота скомпонована из 10 слоев досок толщиной 2,7см после фрезерования досок сечением 3,2*15см.

A=b*h=20*27=540см²; W=b*h²/6=2430см³.

Предусмотрим разгружающий момент в верхнем поясе за счет эксцентриситета е=5см.

М=(g+S)l_н²/8-Ne=(3,711+12)*3,62²/8-472,67*0,05=2,1кНм.

Q=(g+S)l_н/2=(3,711+12)*3,62/2=28,44кН.

Проверяем сечение верхнего пояса по нормальным напряжениям при максимальном продольном усилии N=472,67кН и соответствующем изгибающем моменте М=2,1кНм.

r =0,29h=0,29*27=7,83см.

л =l/r = 382/7,83=48,8

о =1-Nл²/(3000*R_c*A)=1-472,67*48,8²/(3000*1,5*540)=0,537

М_д=М/о=210/0,537=391кНсм

у =N/A+M_д/W=472.67/540+391/2430=1,036кН/см²=10,36МПа<R_c=15МПа.

Проверяем напряжение в сечении верхнего пояса при максимальном изгибающем моменте и соответствующем продольном усилии N=187,32 кН.

Максимальный изгибающий момент

М= (g+S)l_н²/8-Ne=(3,711+12)*3,62²/8-187,32*0,05=16,37кНм.

о =1-187,32*48,8²/(3000*1,5*540)=0,816

М_д=М/о=1637/0,816=2006,2кНсм

у=N/A+M_д/W=187,32/540+2006,2/2430=1,172кН/см²=11,72МПа<R_c=15МПа.

ф =QS/(Jb)=27,96*1822,5/(32805*20)=0,078кН/см²=0,78 МПа<R_cк=1,5МПа.

h₀=(h/2-e)2=(27/2-5)*2=17см.

Статический момент и момент инерции сечения:

S=bh₀²/8=20*27²/8=1822,5см³

J= bh₀³/12=20*27³/12=32805см⁴

Проверку устойчивости плоской формы деформирования сжато-изгибаемого верхнего пояса фермы производим с учетом раскрепления его через каждые l₀=2,4м. максимальная продольная сила N=472,67кН. Соответствующий изгибающий момент М_д=2006,2кНсм;

л_у = l₀/(0,29b)=240/(0,29*20)=41,37; n=2;

ц_у = 3000/ л_у²=3000/42,37²=1,753

ц_м = 140b²k_ф/(l₀h)=140*20²*1,13/(240*27)=9,76, где k_ф=1,13

N/(ц_у R_cA_бр)+( М_д/( ц_м R_иW_бр))²=

=472,67/(1,753*1,5*540)+(2006,2/(9,76*1,5*2430))²=0,336<1,

т.е. устойчивость плоской формы деформирования верхнего пояса фермы обеспечена.

4.2.2 Подбор сечения нижнего пояса

Подбираем по наибольшему растягивающему усилию в элементе N=271,348кН

A_тр=N/(г_cR_y)=339.03/(0,95*23,5)=15.19см²,

где г_c=0,95 - коэффициент условия работы, R_y=235 МПа=23,5 кН/см²;

Принимаем сечение из двух равнополочных стальных уголков 2 L70*6 с А=8,15*2=16,3см².

4.2.3 Подбор сечения раскосов

Сечения раскосов принимаем одинаковыми, производя проверку только второго раскоса DL как наиболее длинного (l=435см) и нагруженного. N=102,8кН.

Принимаем ширину сечения как для верхнего пояса b=20см, а высоту

h=7*2,7=18.9см; А=b*h=20*18.9=378см²;

гибкость л_у = l/(0,29b)=435/(0,29*20)=75<150; ц_у = 3000/ л_у²=3000/75²=0,533. Нормальное напряжение сжатия

у =N/( ц_уA_бр)=102.8/(0,533*378)=0,51 кН/см²=5,1МПа<15МПа.

4.2.4 Подбор сечения стоек

Подбираем сечение растянутых стоек из стальной арматуры класса А-I с нарезкой по концам.

Для наиболее напряженной средней стойки (EL) наибольшее растягивающее усилие N= 111,29кН. Требуемая площадь сечения по нарезке

A_тр=N/(0,8R)=111,29/(0,8*22,5)=6,08см²,

где К=0,8 - коэффициент концентрации напряжения в нарезке; R=225МПа=22,5кН/см² - расчетное сопротивление арматурной стали.

Принимаем стержень диаметром 28мм и площадью сечения по нарезке

А=6,157см² >6,08см².

Для другой стойки (DM) наибольшее растягивающее усилие N= 27,96кН. Требуемая площадь сечения по нарезке

A_тр=N/(0,8R)=27,96/(0,8*22,5)=1,55см²

Принимаем стержень диаметром 14мм и площадью сечения по нарезке

А=1,59см² >1,12см².

Стойка CN, как и DM, выполняется из арматурного стержня диаметром 14мм.

4.2.5 Конструирование и расчет узлов

В опорном узле верхний пояс упирается торцом в стальной башмак, состоящий из наклонной диафрагмы, приваренной к вертикальным боковым фасонкам. Снизу фасонки приварены к опорной плите. Толщина фасонок 1см. верхний пояс крепится к фасонкам болтами, а нижний пояс - сварными швами.

Проверяем натяжение смятия в торце верхнего пояса от сминающей продольной силы N=472,67кН. Высоту площадки торца определяем c учетом эксцентриситета продольной силы е=5см

h_см=h-2e=27-2*5=17см.

Площадь смятия А=bh_см=20*17=340см².

у =N/А_см=472,67/340=1,39кН/см²=13,9 МПа <R_см=15МПа.

Коньковый узел решаем при помощи сварного симметричного вкладыша треугольной формы. Наклон боковых сторон вкладыша обеспечивает продольный упор торцов обеих панелей верхнего пояса фермы. Парные деревянные накладки (70*160*240мм) крепятся конструктивно болтами диаметром 16мм.

Промежуточные узлы верхнего пояса решены с помощью стальных элементов, позволяющих воспринимать усилия сжатых раскосов и растянутых стоек. Сжатые раскосы крепятся к узлам при помощи лобовых упоров и конструктивных болтов, а растянутые стойки по концам - гайками и контргайками.

Проверку торца сжатого раскоса на смятие производят при действии наибольшего продольного усилия N=102,8 кН. Требуемая площадь смятия А_тр=N/R_с=102,8/1,5=68,53см².принятые размеры сечения b=20см, h=11см обеспечивают площадь смятия больше требуемой А=bh=20*11=220см²>68,53см².

5. Расчет и конструирование основной стойки каркаса

Расчетная нагрузка на раму:

- плиты покрытия g_п/п=25 кг/м².

Площадь крыши А_кр=(23+1,2)*5=121м².

Вес плит покрытия G_п/п= g_п/п* А_кр=25*121=3025кг.

- снеговая нагрузка S₁=240 кг/м².

S=S₁* А_кр=240*121=29040кг.

- собственный вес фермы:

G_ф=( G_п/п+S)/(1000/( К_СВ*е)-1)=(3025+29040)/(1000/(4,25*22)-1)=3309кг.

Тогда G= G_ф+ G_п/п=3309,1+3025=6334кг.

- нагрузка от стеновых панелей:

g_ст/п=24 кг/м².

Вес стеновых панелей

G_ст/п=24*7*1*5=840кг.

Отсюда нагрузка на 1 колонну:

N_пост=G/2+ G_ст/п=6334/2+840=4007 кг.

N_вр=S/2=29040/2=14520 кг.

Расчет ветровой нагрузки.

Район строительства город Казань. Тип местности В. Ветровая нагрузка щ₀=30 кг/м².

Ветровую нагрузку, приходящуюся на каркас, сводим к осредненной нагрузке. Предполагаем, что нагрузка на всю колонну такая же, как на уровне 5м. Нагрузку на ферму получаем определением средней нагрузки, приходящуюся на верх колонны и наверх фермы.

Ветровая нагрузка с ветреной стороны.

щ₅^н =0,5*0,8*30=12 кг/м².

щ₁₀^н =0,65*0,8*30=15,6 кг/м².

щ₂₀^н =0,85*0,8*30=20,4 кг/м².

щ_7,8^н =((0,65-0,5)/5*(7,8-5)+0,5)*0,8*30=14,016 кг/м².

щ_11,6^н =((0,85-0,65)/10*(11,6-10)+0,65)*0,8*30=16,368 кг/м².

щ_ср^н =( щ_8,6^н+ щ_12,55^н)/2=(14,016+16,368)/2=15,192 кг/м².

Ветровая нагрузка с подветренной стороны.

щ₅^н =0,5*0,6*30=9 кг/м².

щ_7,8^н =((0,65-0,5)/5*(7,8-5)+0,5)*0,6*30=10,512 кг/м².

щ_11,6^н =((0,85-0,65)/10*(11,6-10)+0,65)*0,6*30=12,276 кг/м².

щ_ср^н1 =( щ_8,6^н+ щ_12,55^н)/2=(10,512+12,276)/2=11,394 кг/м².



q₁ =n*щ₅^нB= 1,2*12*5=72кг/м.

W₁= n*щ_ср^нB*h_ф=1,2*15,192*5*3,62=330кг

q₂ =n*щ₅^н1B= 1,2*9*5=54кг/м.

W₂= n*щ_ср^н1B*h_ф=1,2*11,394*5*3,62=247,5кг

Вычислим величину распора.

Х=Х₁+Х₂=26,33+41,25=67,58кг

Х₁=3/16*Н(q₁- q₂)=3/16(*7,8(72-54))=26,33кг.

Х₂=( W₁- W₂)/2=(330-247,5)/2=41,25кг.

Изгибающий момент в основании стойки:

М=q₁*H²/2+H(W₁-X)=72*7,8²/2+7,8(330-67,58)=4237,12кгм.

Продольные усилия

N= N_пост+ N_вр=4237,12+14520=18757,12кг.

5.1 Расчет стойки каркаса

1.Подбор сечения в заделке Н=7,8м.

1. h=(1/12-1/14)H=1/12*7,8=0,65м; b=(1/2-1/5)h=0,3м.

2. Расчет на прочность:

N/F_р+M_Д/W_расч? R_c

М_д=М/о; о = 1-N/( ц_x* R_c* F_бр)

R_c=R_u= R_cж=130кг/см².

л_x = l_р/i_х; l_р=м*l=2*7,8=15,6м.

i_х=vJ_x/A;

J_х= hb³/12=0,65*0,3³/12=0,0015м⁴;

А=bh=0,3*0,65=0,195м²;

i_х=0,088м; л_x =15,6/0,088=177,3>70, следовательно, ц = ц_х = А/ л_х²= =3000/177,3²=0,095;

F_бр=A=1950см²;

Отсюда вычислим о = 1-18757,12/(0,095*130*1950)=0,221.

Получим М_д=М/о=4237,12/0,211=20081кгсм;

W_расч=hb²/6=65*30²/6=9750см³

18757,12/1950+20081/9750=11,7кг/см²<R_c=130кг/см².

3. Устойчивость по оси Х (в плоскости рамы).

N/(F_бр R_c ц_у)+(M_Д/W_бр R_n ц_m)ⁿ? 1; n=2

ц_m=140*b²/(l_ph)*К_Ф=140*0,30²/(15,6*0,65)*2,45=3,04

18757,12/(1950*130*0,095)+(20081/(9750*130*3,04))²=0,78<1.

Следовательно, устойчивость в плоскости рамы обеспечена.

4. Устойчивость по оси У.

l_р=l=7,*м

J_y =2(bh₁³/12+A₁*a²)=2(30*30³/12+30*30*15²)=540000см⁴. A=1950см²;

i_у=vJ_у/A=16,6см.

л_у =7,8/0,166=0,47<70, следовательно, ц_у = 1-а(лу/100)²=

=1-0,8(47/100)²=0,823, где а=0,8 - для древесины.

Проверим условие

N/(ц_уF_нт)=18757,12/(0,823*1950)=116,8 кг/см²?R_c=130 кг/см².

Следовательно, устойчивость из плоскости рамы обеспечена.

Определяем количество нагелей.

n_c? 1,5М_дS_бр/(TJ_Вр);



S_бр=h₁²b/2=30²*30/2=13500см³; J_Вр=J_x=hb³/12=65*30³/12=146250см⁴;

d<b/9,5=30/9,5=3,16см, принимаем d=3см.

Проверим несущую способность нагеля на изгиб:

Т_и=180d²+2а²=1,8*3²=1620кг<Т_и=250d²=2250кг, где а=0.

Смятие среднего элемента:

Т_см=50*b*d=50*36*3=5400кг.

Из двух значений выбираем минимальное, T_min=1620кг;

n_c?1,5*670851*23328/(1620*279936)=51,76;

Принимаем n_c=52 шт.

5.2 Расчет базы колонны

М=423712кгсм; N=18757,12кг.

Эпюра напряжений для торца колонны:

у_с^п= -N/F-M/W=-18757,12/1950-423712/9750=-53,08 кг/см².

у_р^л= -N/F+M/W=-18757,12/1950+423712/9750=33,84кг/см².

Вычислим нулевую точку в эпюре напряжений:

Х₁= у_с^пh/( у_с^п+ у_р^л)=53,08*65/(53,08+33,84)=39,7см.

a₁=h/2-X₁/3=65/2-39,7/3=19,3см, y₁=h/2+a₁=65/2+19,3=51,8см.

Усилие действующее на анкерные болты:

N¹=(М- N*а₁)/у₁=(423712-18757,12*19,3)/51,8=1191,1кг;

Требуемая площадь сечения анкерных болтов:

F_нт= N¹/(2R_р^а)=1191,1/(2*1900)=0,193 см², принимаем d_a=16мм, F_б=2,01 см².

Определяем толщину опорной плиты башмака:

у_с,ср=( у_с^п+ у_р^л)/2=(53,08+33,84)/2=43,46 кг/см².

Расчетный изгибающий момент

М=в у_с,сра²=0,0877*43,46*10²=381,14 кг/см.

S_пл=v6М/ R=v6*381,14/1900=1см, принимаем 1см.

Требуемая длина швов толщиной h_ш=5мм для крепления ребер жесткости:

l_ш= N/(nвh_ш R_у^св)=18757,12/(2*4*0,7*0,5*1500)=3,96=4 шт.

Для прикрепления траверс к полоске: d=16мм, класс болта 4.6

R_в5=1500 кг/см².

n=N/(n_cрT_min^н)= 18757,12/(2*3015)=2,47, принимаем 3шт.

T_min=2,01*1500=3015кг;

5.3 Конструирование и расчет узлов

Размеры нижней плиты находим из условия передачи ею опорной реакции фермы на деревянную колонну с прочностью на сжатие поперек волокон R_см=0,18кН/см². R_a=3Sl/8;

Требуемая площадь плиты:

F_тр=R_a/ R_см=70,389/0,18=391 см².

Конструктивно принимаем площадь плиты

F=30*30=900 см².

Толщину плиты определим из расчета ее как двухконсольной балки, нагруженной равномерно распределенной нагрузкой:

q= R_a/b_пл=70,389/30=2,35 кН/см.

наибольший момент получим над опорой:

М_оп=qc²/2=2,35*10,5²/2=129,5 кН*см.

Требуемая толщина плиты:

б_пл=v6 М_оп/(bR)=v6*129,5/(36*21)=0,93см,

Принимаем б_пл=1см. Толщину верхней плиты назначаем также б_пл=1см. Для увеличения ее прочности на изгиб привариваем к ней снизу два уголка 70*6мм.

q=N/А_см=286,027/238=1,202кН/см², где А_см=14*17=238см²;

М= qc²/2=1,202*2,2²/2=2,91 кН*см.

Напряжение изгиба:

М/W=2,91/0,167=17,43 кН/см², где W= б_пл²/6=0,167см³.

Площадь сечения двух уголков А_уг=12,4см², плиты - А_пл=17см².

Расстояние от центра тяжести составного сечения до центра тяжести плиты:

с= А_уг(б_пл/2+b-z₀)/( А_уг+А_пл)=12,4(0,5+5,12)/(12,4+17)=2,37см

Момент инерции составного сечения:

J=58+12,4(5,12+0,5-2,37)²+17*2,37²=284,46см⁴;

Наименьший момент сопротивления:

W=284,46/(7-0,5)=43,76см³;

Изгибающий момент М=17*1,202*15²/8=574,7кН*см;

Напряжение изгиба: М/W=574,7/43,76=13,13 кН/см²<21 кН/см².

Элементы конструкции привариваются к фасонкам швами высотой h_шв=5мм.

6. Защита от загнивания

Защитная обработка и конструктивные меры защиты древесины предусматривают сохранность конструкций при транспортировании, хранении и монтаже, а также увеличивают их долговечность в процессе эксплуатации.

Конструктивные меры обеспечивают предохранение древесины от непосредственного увлажнения атмосферными осадками, грунтовыми и талыми водами, промерзания, капиллярного и конденсационного увлажнения.

Деревянные конструкции должны быть открытыми, хорошо проветриваемыми, по возможности доступными для осмотра о возобновления защитной обработки. Опорные части несущих элементов должны быть не только антисептированы, но и защищены тепло- и водоизоляционными материалами.

При эксплуатации несущих конструкций в условиях, где возможно выпадение конденсата на металлических поверхностях, следует принимать меры по предохранению древесины от увлажнения в местах контакта с металлом. Для этой цели до постановки металлических деталей на место поверхности, контактирующие с древесиной, рекомендуется промазывать мастикой («Изол», «Вента», «Лило», Гиссар-1 (ТУ 21-27-89-90), тиоколовой и др.) таким образом, чтобы при постановке на место детали плотно прилегали к древесине, а мастика, выдавливаясь, хорошо заполняла зазоры между металлами, древесиной, при постановке крепежных деталей (уголков, болтов, и т.п.). Вместо мастик можно использовать прокладки из рулонных гидроизоляционных материалов (изола, стеклорубероида, гидроизола и др.), эластичные прокладки и уплотнительные ленты.

Для защиты несущих и ограждающих конструкций от увлажнения должны применяться лакокрасочные материалы, тиоколовые мастики и составы на основе эпоксидных смол.

Химическая защита заключается в пропитке их ядовитыми для грибов веществами - антисептиками Они разделяются на две группы, водорастворимые (неорганические) и маслянистые (органические).

Водорастворимые: фтористый натрий, крем нефтористый натрий, а также КФ А, ТФБА, ББ-32, ХМБ-444, МБ-1, ХМ-3324. Маслянистые: каменноугольные, сланцевые масла, древесный деготь и т.д.

7. Защита от возгорания

Рекомендуется устраивать подвесной потолок или экран из несгораемых или трудносгораемых материалов, так как у фермы нижний пояс - металлический.

Для повышения огнестойкости ограждающих конструкций рекомендуется использовать обшивки и утеплители из несгораемых или трудносгораемых материалов.

Для защиты конструкций от возгорания рекомендуется применить пропиточные и окрасочные составы.

Для глубокой пропитки древесины рекомендуются водорастворимые огнезащитные составы МС 1:1, МС 3:7, ББ-11, МБ-1. Для поверхностной огнезащитной пропитки рекомендуются составы МС и ПП. Обработанная указанными составами древесина относится к группе трудновоспламеняемых материалов.

В качестве огнезащитных покрытий для защиты древесины от возгорания рекомендуются покрытия на основе перхлорвиниловой эмали ХВ-5169, фосфатное ОФП-9, вспучивающееся ВПД.

8. Защита деревянных конструкций при транспортировке, складировании и хранении

При транспортировке конструкций рекомендуется укрывать их водонепроницаемой бумагой или полиэтиленовой пленкой, можно применять и гидроизоляционные материалы (пакеты конструкций).

Конструкции, как несущие, так и ограждающие, рекомендуется хранить на базовых складах в закрытых помещениях или под навесом, на перегрузочных и приобъектных складах под навесом или на открытых площадках.

9. Cписок литературы

1.) СНиП II-25-80, Нормы проектирование. Деревянные конструкции. М.: Стройиздат, 1982. 65 с.

2.) Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80). М.: 1986.

3.) СНиП II-23-81*, Нормы проектирование. Стальные конструкции. М.: Стройиздат, 1982. 93 с.

4.) Шишкин В.Е. Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс. М.: Стройиздат, 1974. 223 с.

5.) Карлсен Г.Г. Конструкции из дерева и пластмасс. М.: Стройиздат, 1986. 542 с.

6.) Галимшин Р. А. Примеры расчета и проектирования конструкций из дерева и пласмасс. Учебное пособие.

Размещено на Allbest.ru

...