Проектирование и расчет деревянной рамы здания

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Исходные данные

1. Схема поперечной рамы здания: 2.

2. Расчётный пролёт: .

3. Высота от уровня пола до низа несущей конструкции покрытия: .

4. Район строительства по весу снегового покрова: I.

5. Район строительства по ветровой нагрузке: I.

6. Расстояние (шаг) между несущими конструкциями (рамами): .

7. Здание цеха - однопролетное.

8. Основной несущий элемент - поперечная трехшарнирная рама.

9. Грузоподъемность электрического таля: 1 - 5 т.

10. Порода древесины - сосна.

11. Здание - утепленное.

12. Длина здания: .

13. Фундаменты - отдельно стоящие под стойки рамы из бетона класса В15.

14. Расчетное сопротивление грунта: 0,2 Мпа.

15. Тип местности для определения ветровых нагрузок: В.

16. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций: А2.

Определение расчетных характеристик материала

Расчетное сопротивление древесины на сжатие определяется по формуле:

(1.1)

где - расчетное сопротивление сосны на сжатие, кН/см2, принимаемое по таблице 3 [1] ();

- коэффициент породы, принимаемый по таблице 4 [1];

- коэффициенты условий работы, принимаемые в соответствии с п.3.2 [1];

- для условий эксплуатации А2 (таблица 5 [1]);

- для конструкций, рассчитываемых с учетом воздействия ветровой нагрузки (п. 3.2(г) [1]);

- для клееных элементов прямоугольного сечения высотой более 50 см (п. 3.2(д) [1]);

- для клееных элементов в зависимости от толщины слоев (п. 3.2(д) [1]);

.

Расчетное сопротивление древесины на растяжение определяется по формуле:

, (1.2)

где - расчетное сопротивление сосны на растяжение, кН/см2, принимаемое по таблице 3 [1] ();

.

Расчетное сопротивление древесины на смятие вдоль волокон:

.

Расчетное сопротивление древесины на смятие поперёк волокон по всей площади и местное определяется по формуле:

, (1.3)

где - расчетное сопротивление сосны на смятие поперек волокон, кН/см2, принимаемое по таблице 3 [3] (для смятия по всей площади , для лобовых врубок (местное смятие) ).

Расчетное сопротивление древесины на смятие поперёк волокон по всей площади:

.

Расчетное сопротивление древесины на смятие поперёк волокон местное для лобовых врубок:

.

Расчетное сопротивление древесины на скалывание определяется по формуле:

, (1.4)

где - расчетное сопротивление сосны на скалывание, кН/см2, принимаемое по таблице 3 [3] (для скалывания вдоль волокон в лобовых врубках );

.

2. Расчетно-конструктивный раздел

2.1 Компоновка конструктивной схемы

Несущий поперечный каркас здания проектируем в виде однопролётных, симметричных рам, состоящих из стоек, жестко защемленных внизу, и ригелей. Соединение ригеля со стойкой - шарнирное.

Стойки рам опираются на столбчатые бетонные фундаменты, защемление стоек в фундаментах производится при помощи анкерных болтов.

Рисунок 1 - Конструктивная схема рамы

2.2 Технико-экономическое сравнение вариантов несущих конструкций покрытия

При заданных условиях проектирования рассмотрим 2 варианта покрытия и его несущей конструкции - ригеля.

1 вариант: конструкция покрытия - дощатый настил, уложенный по неразрезным прогонам из спаренных досок; несущие конструкции - пятиугольные металлодеревянные фермы с составным верхним поясом из брусьев на пластинчатых нагелях.

2 вариант: конструкция покрытия - утепленные ребристые панели; несущие конструкции - треугольная четырехпанельная со сжатыми раскосами и металлическим поясом.

При сравнении вариантов собственный вес несущих деревянных конструкций покрытия в Н/м2 определяется по формуле:

, (2.1)

где - постоянная нагрузка (за исключением собственного веса несущей конструкции) от веса покрытия (настилов, утеплителя, прогонов, стропилин, кровли или плит покрытия);

- суммарная временная нагрузка;

- пролет конструкции, м;

- коэффициент собственного веса несущей конструкции, зависящий от формы и схемы конструкции, а также от основных размеров конструкции и нагрузок на нее.

Объем лесоматериала , м3/м2 и вес металла , Н/м2 основных несущих конструкций определяется по формулам:

,

,

где - объемный вес лесоматериала конструкции;

- коэффициент расхода металла на конструкцию.

Табл. 1. Расход материалов на 1 м2 поля здания

№ п/п	Наименование элементов	Вариант 1	Вариант 2
		Расход леса, м3/м2	Расход стали, Н/м2	Вес элемента, Н	Кол-во монтируемых эл-тов, шт.	Расход леса, м3/м2	Расход стали, Н/м2	Вес элемента, Н	Кол-во монтируемых эл-тов, шт.
1	Настилы (обрешетка, стропилины, щиты покрытия)	0,198	0	0,198		-	-	-	-
2	Прогоны	0,0968	0	0,0968	110	-	-	-	-
3	Панели покрытия	-	-	-	-	0,094	0	0,094	130
4	Несущие конструкции (балки, фермы)	0,135	0,034	0,169	11	0,138	0,046	0,184	11

Выбираем 1 вариант: конструкция покрытия - дощатый настил, уложенный по неразрезным прогонам из спаренных досок; несущие конструкции - пятиугольные металлодеревянные фермы с составным верхним поясом из брусьев на пластинчатых нагелях.

2.3 Разработка схемы пространственного крепления каркаса

Для обеспечения устойчивости покрытия в целом и отдельных его элементов устанавливаются горизонтальные связи в торцевых частях здания в плоскости покрытия и по его длине на расстоянии не более 20-25 м друг от друга.

Вертикальные связи между балками размещаются так, чтобы ни одна балка не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами. Так как количество пролетов четное связи устанавливаются подряд в двух пролетах у одного из торцов.

Кроме связей в покрытии в каркасе здания выделяют связи между колоннами: горизонтальные связи между колоннами и связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах и в центральных пролетах, так как длина здания превышает 30 м.

2.4 Конструирование и расчет покрытия здания

Назначение размеров конструкций покрытия

Расчет элементов полурамы производится согласно её геометрической схеме.

Рисунок 2 - Геометрическая схема рамы

1. Угол наклона ригеля - угол :

;

; .

2. Длина ригеля полурамы :

 .

3. Участок ВК, равный участку КС, выбирается из условия:

, (2.2)

,

принимаем .

4. Высота рамы в середине пролета :

.

5. Угол , необходимый для определения длины подкоса:

;

; ; .

6. Длина подкоса :

.

7. Расстояние от низа рамы до точки пересечения оси ригеля с осью подкоса :

.

8. Расстояние от оси стойки до точки пересечения оси ригеля с осью подкоса :

.

9. Расстояние от центра карнизного узла до оси подкоса :

.

Расчёт дощатого настила.

Сбор нагрузок.

При влажностном режиме эксплуатации конструкций 70% определяем группу температурно-влажностных условий конструкций А2 [1, табл. 1]. Далее устанавливаем плотность массы древесины кг/м3 [1, прил. 3].

Принимаем рабочий разряженный настил из досок см, расположенных с зазором см. Нормативная нагрузка от полосы рабочего настила шириной один метр:

;

Коэффициент надёжности по снеговой нагрузке при отношении веса покрытия к весу снегового покрова принимается .

Погонная нагрузка в полосе настила шириной один метр:

Табл. 2. Сбор нагрузки на рабочий настил

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м		Расчетная нагрузка, кН/м
1. Трёхслойная рулонная кровля	0,0895	1,3	0,1164
2. Защитный настил	0,1074	1,1	0,1181
3. Рабочий настил	0,073	1,1	0,0803
ИТОГО: постоянная нагрузка	0,270		0,315
4. Снеговая нагрузка	0,83	1,6	1,328
ИТОГО: полная нагрузка	1,1		1,643

Расчёт настила.

Настил рассчитывается по схеме двухпролётной неразрезной балки. Изгибающий момент на промежуточной опоре при первом сочетании нагрузок (проверка на прочность и прогиб):

кНм

Рисунок 3 - Первое сочетание нагрузок

Изгибающий момент в пролёте при втором сочетании нагрузок (проверка на прочность):

кНм,

Где:

кН - расчётная сосредоточенная нагрузка, приходящаяся на 1м ширины настила при наличии косого защитного настила, когда нагрузка 1 кН передаётся на ширину настила, равную 0,5 м; - коэффициент надёжности по нагрузке .

Рисунок 4 - Второе сочетание нагрузок

По максимальному моменту определяем требуемый момент сопротивления:

м3,

где - коэффициент условия работы настила с учётом кратковременного действия нагрузки; МПа - расчётное сопротивление древесины сосны при изгибе; МПа - расчётное сопротивление древесины сосны [1, табл. 3];

mв = 1 - коэффициент условия эксплуатации конструкции [1, табл. 5].

Момент сопротивления принятой конструкции рабочего настила:

см3. (2.3)

Так как принятый момент сопротивления W = 62,5 см3 больше требуемого, равного W = 47,32 см3, условие прочности настила выполняется.

Прогиб настила не должен превышать 1/ 150 пролёта:

.

Проверка выполняется с большим запасом, однако по условию прочности уменьшить сечение настила нельзя.

Расчёт прогонов кровли.

Назначение конструкции прогонов кровли.

Принимаем неразрезные прогоны из спаренных досок. Многопролётные (10 - пролётные при длине здания 46 м) неразрезные прогоны выполняются из спаренных досок, стыки которых располагаются в разбежку на расстоянии 0,97 м (0,21L) от опор. Доски прогонов между собой соединяются конструктивно гвоздями с шагом 49 см. Шаг прогонов, принятый при расчёте настила, равен 1,5 м. Так как скатная составляющая воспринимается двойным перекрёстным настилом, расчёт прогона ведётся на составляющую нагрузки, нормальную скату кровли (рисунок 5).

Принимаем равнопрогибное решение многопролётных прогонов. Так как все пролёты по заданию равны, на первых промежуточных опорах моменты , а прогиб в крайнем пролёте . На всех остальных промежуточных опорах , а максимальные прогибы в промежуточных пролетах . При этом следует учитывать, что опорная реакция на первой промежуточной ферме на 13 % больше, чем на остальных, что требует усиления этой фермы.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Рисунок 5 - Конструкция неразрезных прогонов из спаренных досок

Сбор нагрузок на прогон.

Табл. 3. Нагрузки на прогон

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м		Расчетная нагрузка, кН/м
1. Трёхслойная рулонная кровля	0,1343	1,3	0,1745
2. Защитный настил	0,1932	1,1	0,2125
3. Рабочий настил	0,1095	1,1	0,1205
4. Утеплитель	0,0900	1,3	0,1170
5. Пароизоляция (три слоя)	0,0448	1,3	0,0582
6. Доски подшивки	0,2196	1,1	0,2416
7. Прогон из спаренных досок	0,088	1,1	0,0968
ИТОГО: постоянная нагрузка	0,8794		1,0211
8. Снеговая нагрузка	1,24	1,6	1,98
ИТОГО: полная нагрузка	2,1194		3,0011

Вычисляем момент на промежуточных опорах:

.

Момент сопротивления сечения:

. (2.4)

Момент инерции:

.

Проверка прочности:

.

Проверка прогиба:

.

При попытке уменьшить ширину доски прогонов проверка прочности не прошла. Поэтому оставляем ширину доски 180 мм.

Выполняем проверки прочности и прогиба в крайних пролётах.

Момент на первой промежуточной опоре:

.

Проверка прочности:

. (2.5)

Проверка выполняется.

Проверка прогиба в крайнем пролёте:

. (2.6)

Проверка выполняется.

Рассчитываем гвоздевой забой в стыке прогона.

Расстояние от оси опоры до стыка (длина консоли) . Принимаем а = 0,97 м.

Расстояние от оси опоры до центра размещения гвоздей 4Ч120 при однорядной их расстановке .

Несущая способность одного среза гвоздя:

кН.

Требуемое количество гвоздей с каждой стороны стыка:

.

Принимаем 4 штуки.



Рисунок 6 - Схема гвоздевого забоя

2.5 Конструктивный расчет несущих конструкций

Расчет стойки рамы

Расчет стойки производим по частям, т.к. согласно эпюре внутренних усилий, на стойке присутствуют сжатые и растянутые участки.

На участке АВ стойка работает как сжато-изгибаемый элемент. Расчетным является сечение В, т.к. там действует максимальный изгибающий момент и продольная сила ( и ), а также сечение ослаблено врезкой под подушку упора и отверстием под болт, диаметром 16 мм (рисунок 8).

Стойку проектируем из бруса сечением .

Рисунок 7 - Сечение стойки

, принимаем ;

, принимаем ;

принимаем .

Расчет на прочность, устойчивость без учета изгибающего момента и расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов производим согласно п.4.17, с учетом примечаний 1, 2, 5 и п.4.18. [3].

1. Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:

, (2.7)

где - площадь расчетного сечения нетто, см2, определяемая по формуле:

, (2.8)

;

.

- расчетный момент сопротивления поперечного сечения, см3.

.

- изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, , определяемый из расчета по деформированной схеме с учетом дополнительного момента, возникающего от несимметричной врезки:

, (2.9)

где - поправочный коэффициент (применяется, когда в шарнирно-опертых элементах эпюры изгибающих моментов имеют треугольное или прямоугольное очертание), определяемый по формуле:

карнизный несущий каркас древесина

, (2.10)

где - коэффициент, принимаемый равным 1,22 при эпюрах изгибающих моментов треугольного очертания (примечание 2 п.4.17 [3]).

- коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле:

, (2.11)

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый в соответствии с п.4.3 [3] в зависимости от гибкости элемента .

Гибкость определяется в соответствии с п. 4.4 [3] по формуле:

, (2.12)

где - расчетная длина элемента, определяемая мо формуле:

, (2.13)

где - коэффициент приведения, принимаемый в соответствии с п.4.21 [3] в зависимости от закрепления участка АВ стойки ( - при одном шарнирно-закрепленном и другом защемленном конце).

- радиус инерции элемента с максимальными размерами брутто соответственно относительно оси x:

;

Коэффициент определяется по формуле:

, (2.14)

где - коэффициент, принимаемый равным 3000 для древесины (п.4.3 [3]).

;

;

;

;

.

Процент недогруза: .



Рисунок 8 - Узел крепления подкоса

2. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:

, (2.15)

где - максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке, см3;

.

- для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования;

- коэффициент, определяемый по формуле:

, (2.16)

где - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке , определяемый по таблице 2 приложения 4 [3].

.

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый в соответствии с п.4.3 [3] в зависимости от гибкости элемента расчетной длиной из плоскости деформирования.

- радиус инерции элемента с максимальными размерами брутто из плоскости деформирования:

;

;

;

.

Участок ВК работает на растяжение с изгибом. Расчетное сечение - точка В, т.к. там действует максимальный момент МВ, продольная растягивающая сила NВ сверху, сечение ослаблено врезкой и отверстием под болт.

Расчет производится по в соответствии с п. 4.16 [3] по формуле:

(2.17)

.

Процент недогруза .

Расчет ригеля рамы.

На участке СО ригель работает как сжато-изгибаемый элемент. Расчетным является сечение С, т.к. там действует максимальный изгибающий момент и продольная сила (МС и NСВ), а также сечение ослаблено врезкой под подушку упора и отверстием под болт, диаметром 16 мм.

Ригель проектируем из бруса сечением mР x nР.

Рисунок 9 - Сечение ригеля

;

принимаем ;

.

1. Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов:

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Процент недогруза: .

2. Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов.

;

;

(для элементов, имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования);

;

;

;

;

.

Участок КС работает на растяжение с изгибом. Расчетное сечение - точка С, т.к. там действует максимальный момент МС, продольная растягивающая сила NС снизу, сечение ослаблено врезкой и отверстием под болт.

Расчет производится по в соответствии с п. 4.16 [3]:

.

Процент недогруза .

Расчет подкоса

Ширина распорки: .

Высота распорки: .

Толщина накладки: .

Высота накладки: .



Рисунок 10 - Сечение подкоса

Расчет подкоса на осевое сжатие производим как составного элемента на податливых связях, часть ветвей которых не оперты по концам. Т.к. распорка непосредственно воспринимает сжимающие усилия в подкосе, а накладки лишь повышают ее устойчивость при продольном изгибе, то подкос рассчитываем как сжатый стержень с неравномерно нагруженными ветвями (п. 4.7 [3]). Накладки крепятся к распорке при помощи гвоздей, размеры которых определяются расчетом.

1. Расчет на прочность производится по формуле:

, (2.18)

где - площадь сечения опертых ветвей, см2.

;

условие прочности выполняется.

2. Расчет на устойчивость относительно оси Х, перпендикулярной швам сплачивания производится по формуле:

, (2.19)

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента.

Гибкость подкоса определяется относительно оси Х определяется по формуле:

, (2.20)

где - коэффициент приведения, определяемый в соответствии с п. 4.21 [3] в зависимости от закрепления подкоса.

- радиус инерции сечения подкоса с максимальным размерами брутто относительно оси Х, см, определяемый по формуле:

, (2.21)

где - момент инерции сечения, см4, определяемый по формуле:

, (2.22)

где - моменты инерции поперечных сечений соответственно опертых и неопертых ветвей.

;

;

.

Процент недогруза .

3. Расчет на устойчивость относительно оси Y, параллельной швам сплачивания.

Устойчивость составных центрально сжатых стержней относительно оси Y проверяется с учетом сдвигов по швам, возникающих вследствие податливости соединений, по формуле:

, (2.23)

где - коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента.

Гибкость составных элементов определяется с учетом податливости соединений по формуле:

, при , (2.24)

где - гибкость подкоса относительно оси У. - гибкость отдельной ветви.

Гибкость подкоса определяется относительно оси Y определяется по формуле:



, (2.25)

где - коэффициент приведения, определяемый в соответствии с п. 4.21 [3] в зависимости от закрепления подкоса.

- радиус инерции сечения подкоса с максимальным размерами брутто относительно оси Y, см, определяемый по формуле:

, (2.26)

где - момент инерции сечения, см4, определяемый по формуле:

, (2.27)

где - моменты инерции поперечных сечений соответственно опертых и неопертых ветвей.

;

;

;

;

.

 определяется по формуле:

, (2.28)

где - высота сечения, см ();

- ширина сечения, см ();

- количество швов ();

- расчетное количество срезов связей в одном шве на 1 м. элемента (). Необходимо выбрать такую расстановку гвоздей, чтобы выполнялось условие , где - расчетная длина ветви - это расстояние между гвоздями в подкосе при встречной забивке.

- расчётная длина подкоса, м;

- коэффициент податливости соединений, определяемый по табл. 12 [3]:

, (2.29)

где - диаметр гвоздя, см.

Диаметр гвоздя подбирается из условия:

, (2.30)

Минимальная длина гвоздя:

, (2.31)

где - количество швов, пробиваемых гвоздем;

Максимальная длина гвоздя:

, (2.32)

Принимаем гвозди согласно ГОСТ 4028-63.

, принимаем ;

;

;

, принимаем ;

;

- расстояние между гвоздями в подкосе при расстановке: 2 гвоздя на 1 метр подкоса.

;

;

;

.

Расчет карнизного узла

В узле К стойка сопрягается с ригелем рамы в полдерева и соединяется болтами, работающими как односрезные нагели.

Карнизное соединение, передающее продольное усилие ригеля на стойку в т. К, рассчитывается согласно п .5.13, 5.14, 5.15. [3]. Диаметр болтов подбирается конструктивно в пределах 1,6 см … 2,4 см. Расчет заключается в определении количества нагелей, необходимых для надёжной работы карнизного узла и в правильной расстановке их, согласно п.5.18. [3].

Рисунок 11 - Карнизный узел

При определении расчетной несущей способности цилиндрического нагеля на один шов сплачивания необходимо учитывать, что смятие в нагельном гнезде стойки происходит под углом к волокнам, а также породу древесины и условия работы соединения.

Количество болтов, необходимых для карнизного узла определяется по формуле:

, (2.33)

где - число расчетных швов одного нагеля; - наименьшая расчетная несущая способность на один шов сплачивания, кН, определенная по формулам таблицы 17 [3].

Расчетная несущая способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания из условия смятия ригеля определяется по формуле:

, (2.34)

Где:

;

;

Расчетная несущая способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания из условия смятия стойки определяется по формуле:

, (2.35)

где - коэффициент, который вводится при передаче усилия нагелем под углом к волокнам, определяемый по таблице 19 [3].

;

.

Расчетная несущая способность цилиндрического нагеля на один шов сплачивания из условия изгиба нагеля определяется по формуле:

, (2.36)

но не более:

;

;

;

принимаем 14 нагелей d=20 мм.

Расстановка нагелей производится согласно п.5.18 [3].

;

;

.

Шайбы принимаются в соответствии с п. 6.11 [3].

Расчет конькового узла.

Узел решается упором торцов полуригелей. Боковая жесткость узла обеспечивается постановкой парных деревянных накладок. Для обеспечения шарнирности узла крайние напряженные волокна скашиваются на глубину 2 - 3 см.

Рисунок 12 - Коньковый узел

Толщину накладок назначаем:

 .

Накладка работает на изгиб от поперечной силы с большим запасом прочности, поэтому расчет на изгиб не требуется.

1. Расчет на смятие торцов полуригелей производится согласно п.5.1. и 5.2 [3].

, (2.37)

где - расчетная площадь смятия, см2, определяемая по формуле:

, (2.38)

- расчетное сопротивление древесины смятию под углом к направлению волокон, кН/см2, определяемое по формуле:

, (2.39)

- сминающее усилие лобового упора (направлено перпендикулярно площадке смятия), кН, определяемое по формуле:

, (2.40)

;

;

;

.

2. Расчет соединительных болтов производится согласно п.5.13, 5.14, 5.15 [3].

Требуемое количество болтов определяют от действия поперечной силы , величина которой в коньковом узле достигает максимального значения при одностороннем нагружении рамы временной расчетной снеговой нагрузкой:

, (2.41)

.

При расчете каждую половину накладки считают шарнирно-консольной балкой, расстояние е1 и е2 назначают из правил расстановки болтов. Назначаем диаметр болта в пределах 16…24 мм.

;

.

Усилие в первом ряду болтов:

.

Усилие во втором ряду болтов:

.

Определяем количество нагелей в первом и во втором ряду соответственно от действия сил и .

Определяем минимальную несущую способность одного нагеля на 1 шов сплачивания, соединение двух срезное симметричное:

а) из условия смятия ригеля:

.

б) из условия смятия накладки:

.

в) из условия изгиба нагеля:

;

.

Количество нагелей в I ряду определяется по формуле:

, (2.42)

.

Количество нагелей во II ряду определяется по формуле:

, (2.43)

.

Принимаем шайбы в соответствии с п.6.11. [3]:

;

.

Расчет узла крепления подкосов стойки

В узлах В и С подкос сопрягается со стойкой и ригелем рамы. Для передачи сжимающего усилия распорка своей торцовой поверхностью упирается в подушки, врезанные в элементы на глубину mвр и прибитые к ним гвоздями.

Узел крепления подкоса рассчитывается на смятие и скалывание. Расчет производится согласно п.5.1. и 5.2. [3].

Рисунок 13 - Разрез узла крепления подкоса

1. Расчет на смятие древесины подушки.

Распорка, упираясь в подушку, вызывает смятие торцов элементов, смятие в подкосе происходит вдоль волокон, а смятие в подушке - под углом к волокнам.

, (2.44)

где - расчетная площадь смятия, см2;

- расчетное сопротивление древесины смятию под углом к направлению волокон, кН/см2, определяемое по формуле:

, (2.45)

здесь - применяется для смятия поперек волокон местное для лобовых врубок.

;

;

;

- условие не соблюдается.

Т.к. подушка не удовлетворяет условию смятия, то изготавливаем подушку из древесины более твердой породы - дуба.

;

.

2. Расчет на смятие площадки упора подушки в стойку.

Вертикальная составляющая усилия NП в месте врезки подушки в стойку вызывает торцевое смятие сопрягающих элементов. Расчет производится в соответствии с п. 5.1 [3]:

, (2.46)

;

;

.

3. Расчет подушки на скалывание.

Расчет на скалывание производится, как для лобовой врубки с подушкой, учитывая, что в = 0,125 (промежуточное скалывание).

, (2.47)

где - среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию, , определяемое по формуле:

, (2.48)

где - плечо сил скалывания, см;

;

- длина плоскости скалывания, см, выбираемая из следующих условий:

;

;

Выбираем .

;

;

;

.

При действии ветра и отсутствии снега в подкосе рамы могут возникнуть небольшие растягивающие усилия, не погашаемые постоянной нагрузкой. Для восприятия этого усилия конструкцией устанавливается болт Ш16 связывающий накладку подкоса со стойкой или ригелем. Подушка крепится к стойке гвоздями, диаметр и количество которых назначается конструктивно, согласно ГОСТ 4028-63.

Расчет опорного узла

Опирание стойки на бетонный фундамент в опорном узле выполняется через металлический башмак. Между стальными элементами и торцевым обрезом стойки прокладывается гидроизоляция из двух слоёв толя на битумной мастике.

Для обеспечения возможности поворота опорного сечения срезаются торцы стойки по 3 см с каждой стороны.

Рисунок 14 - Опорный узел

1. Расчет торца стойки на смятие.

Расчет производится согласно п.5.1 и п.5.2. [3].

;

;

;

;

.

2. Расчет соединительных болтов между фасонками и стойкой.

Болты воспринимают распор НА и рассчитываются как двухсрезные симметричные нагели в соединении с металлическими накладками толщиной ф = 2см согласно п.5.16. [3]. Болты принимаем диаметром 2,4 см.

Минимальная несущая способность одного нагеля на один шов сплачивания:

а) из условия смятия стойки:

.

б) из условия изгиба нагеля:

;

.

Количество болтов:

.

3. Расчет анкерных болтов

Анкерные болты диаметром 1,4 см. рассчитываются на срез от действия распора HA.

, (2.49)

где - площадь сечения анкерного болта, см2;

- расчетное сопротивление стали на срез.

;

.

Толщину стального опорного листа принимаем 2 см., ширину и длину назначаем конструктивно исходя из размеров стойки.

Список литературы

1. СНиП II -25-80. Деревянные конструкции.- М.:ФГУП ЦПП, 2005.-30с.

2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России.- М.: ФГУП ЦПП, 2004.-44с.

3. СНиП II-23-81* Стальные конструкции / Госстрой СССР.- М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991. - 96с.

4. Конструкции из дерева и пластмасс / Ю.В. Слицкоухов [и др.]; под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В. Слицкоухова. - 5-е изд., перераб. и доп.- М.: Стройиздат, 1986.- 543с.

5. Конструкции из дерева и пластмасс (Примеры расчёта и конструирования) / В.А. Иванов [и др.].- Киев: Будивельник, 1970.- 504с.

6. Замараев В.А. Деревянные конструкции промышленных зданий военного времени / В.А. Замараев, В.А. Геллер.- М., 1944.

7. Справочник проектировщика. Деревянные конструкции / под ред. А.И. Отрешко, 1957.- 263с.

8. Проектирование и расчёт деревянных конструкций: справ./ И.М.Гринь [и др.]; под ред. И.М. Гриня.- Липецк: Интеграл, 2005.- 237с.

9. Конструкции из дерева и пластмасс / Д.К. Арленинов [и др.]. - М.: Изд. АСБ, 2002. - 280с.

10. Маилян Р.Л. Строительные конструкции : учеб. пособие / Р.Л. Маилян, Д.Р. Маилян, Ю.А. Веселев.- Ростов н/Д : Феникс, 2005. - 880с.

11. Деревянные решетчатые стойки: учеб. Пособие. / В.А. Танаев.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2006. - 72с.

Размещено на Allbest.ru

...