Полный текст:
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ........................................................................................................ 2
1. РАСЧЕТ
ОГРАЖДАЮЩИХ И НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
КРОВЛИ................................................................................................. 2
1.1. Расчет рабочей обрешетки.......................................................... 3
1.1.1. Сбор нагрузок.................................................................... 4
1.1.2. Расчетная схема.................................................................. 5
1.1.3. Расчет по первому предельному
состоянию..................... 6
1.1.4. Расчёт по второму предельному
состоянию..................... 7
1.2. Расчет неразрезного
консольно-балочного прогона............... 7
1.2.1. Сбор нагрузок на рабочий
настил.................................... 8
1.2.2. Расчёт по первому предельному
состоянию................... 10
1.2.3. Расчет по второму предельному
состоянию................... 10
2. РАСЧЕТ РАМЫ С
СОЕДИНЕНИЕМ РИГЕЛЯ
И СТОЙКИ НА
ЗУБЧАТЫЙ ШИП.................................................... 11
2.1. Исходные данные..................................................................... 11
2.2. Геометрические размеры рамы............................................... 11
2.3. Определение нагрузок на раму…………………………..………14
2.4. Статический расчет рамы…………………..…………………….15
2.5. Подбор сечения и проверка напряжений………………..………17
2.6. Проверка максимальных напряжений в
биссектрисном сечении…………
…………………………………………….………..18
2.7. Проверка устойчивости
плоской формы деформирования рамы…………………………………………………………………….20
2.8. Конструкции
и расчет узлов................................................... 26
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………………….32
ЗАДАНИЕ
Запроектировать каркас отапливаемого здания с рамами из прямолинейных
элементов с зубчатым клеевым соединением ригеля и стойки в карнизном узле.
Исходные данные
Схема
II-рама с соединением
ригеля и стойки на зубчатый шип
Снеговой район
I
Пролет, м
15,0
Шаг несущих конструкций, м
5,0
Тип ограждающих конструкций
Прогоны
консольно-балочные (равнопрогибная схема)
Тип кровли
Теплая
Кровля
Волнистые листы
стеклопластика
Высота рамы в карнизном узле, м
6,0
Длина здания
11 шагов конструкций
Уклон кровли
16,7°
Утеплитель
Минеральная вата NOBASIL. Рулон -5000х1000х50мм
1.
РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ И НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КРОВЛИ
Принимаем
рабочий настил из брусков I I-го сорта согласно
сортамента пиломатериалов (ГОСТ 8486-86*Е) - 75х50мм. Расстояние между осями досок 225 мм. Шаг прогонов 1.1
метра (плита утеплителя - 1000мм+ bпрогона).
1.1 Расчет рабочей обрешетки
Рис. 1.
Рабочий настил предназначен для укладки по прогонам. По скомпонованному
сечению обрешетки составляем таблицу нормативных и расчетных нагрузок на 1 м2.
1.1.1. Сбор нагрузок
а) Равномерно распределенная
нагрузка
Табл. 1
№
Наименование
нагрузки
Норм. нагрузка.
кН/м2
Коэф.
надежн.
Расч. нагрузка кН/м2
1.
Волнистые листы стеклопластика SALUX
0.02
1.2
0.024
2.
Водонепроницаемая
мембрана TYVEK
60 г/м2
0.0006
1.2
0.00072
3.
Обрешетка –доска 100х22 мм с шагом в осях 200 мм
ho*
bo*
?д /co
0.1*0.022*5/0.2= =0.055
1.1
0.061
4.
Рабочая обрешетка – бруски 75х50
мм с шагом в осях 225 мм
hн* bн*?д/cн
0.075*0.05*5/0.225= =0.083
1.1
0.092
Итого постоянная нагрузка
0,16
0.18
5.
Временная нагрузка
- снеговая 1 район
0.56
0.8
Итого полная нагрузка
0.72
0.98
где ho; hн - ширина сечения обрешетки и настила
соответственно
bo; bн
- толщина сечения обрешетки и настила соответственно
co; cн;
- шаг обрешетки и настила соответственно
?д – объемный вес древесины.
Расчётное значение снеговой
нагрузки принимается по СНиП 2.01.07-85*
для 1 снегового района S=0.8
кН/м2, а нормативное значение снеговой нагрузки принимается
умножением на коэффициент 0.7 расчётной, т.е. S=0.8х0.7=0.56 кН/м2.
б)
Сосредоточенная сила Р=1 кН. Коэффициент надежности по нагрузке . Расчетное значение
сосредоточенной силы Рр=
Рн кН.
При двойном настиле (рабочем и защитном, направленным под углом к
рабочему) сосредоточенный груз следует распределять на ширину 500 мм рабочего настила.
В случае расчета одинарного
настила с расстоянием между осями
досок более 150 мм нагрузку от сосредоточенного груза следует передавать на
одну доску, а при расстоянии менее 150мм на две доски.
В нашем примере
полная нагрузка на 1 пог. метр распределяется на 500мм. рабочего настила:
а) постоянная+ временная
нормативная нагрузка: qн =0.72*0.5=0.36 кН/м
расчётная нагрузка: qр =0.98*0.5=0.49 кН/м
б) постоянная
расчётная нагрузка: qрпост=0.18*0.5=0.09 кН/м
1.1.2. Расчетная схема
Расчет настила
ведем как балки по 2х пролетной схеме. Расстояние между опорами
равно шагу прогонов L =1.1 м.
Два сочетания нагрузок:
Постоянная
+ снеговая.
Рис. 2.
Постоянная
+ сосредоточенная сила P=1.2
кН
Рис. 3.
1.1.3. Расчет по первому предельному
состоянию
Проверка
рабочего настила на прочность.
где М- максимальный изгибающий момент
W – момент сопротивления
Rи – расчетное
сопротивление древесины изгибу
mн =1.2–
коэффициент, учитывающий кратковременность действия сосредоточенной нагрузки - принимается для второго
сочетания нагрузок.
При первом сочетании нагрузок:
При втором сочетании нагрузок:
Момент сопротивления одной доски
Момент сопротивления досок рабочего настила на отрезке 0.5 метра
, где число досок,
укладываемых на ширине настила = 0.5 метра.
Расчет прочности производим по максимальному моменту.
1.1.4. Расчёт по второму предельному
состоянию
Проверку рабочего настила на прогиб выполняем только от первого сочетания нагрузок. Прогиб настила
равен
,
где
- момент инерции досок
рабочего настила на отрезке 0.5 метра.
Е=10000000 кПа
при пролете ,
при пролете .
Запас по одной из проверок должен быть менее 25%.
1.2.
Расчет неразрезного консольно-балочного прогона
При шаге конструкций 5.0 м используем
неразрезные консольно-балочные прогоны.
Рис.
4.
Согласно сортамента пиломатериалов (ГОСТ 8486-86*Е)
принимаем прогон из бруса сечением
150х100 мм. Шаг прогонов - 1.1 м.
1.2.1. Сбор нагрузок на рабочий настил
По
скомпонованному сечению прогона составляем таблицу нормативных и расчетных
нагрузок на 1 м2.
Сбор
нагрузок.
Табл. 2
№
Наименование
нагрузки
Норм. нагрузка.
кН/м2
Коэф.
надежн.
Расч.
нагрузка кН/м2
1.
Волнистые листы стеклопластика SALUX
0.02
1.2
0.024
2.
Водонепроницаемая
мембрана TYVEK
60 г/м2
0.0006
1.2
0.00072
3.
Обрешетка –доска100х22 мм с шагом в осях 200 мм
ho*
bo*
?д /co
0.1*0.022*5/0.2=
=0.055
1.1
0.061
4.
Рабочая обрешетка – брусок 75х50
мм с шагом в осях 225 мм
hн* bн*?д/cн
0.075*0.05*5/0.225
=0.083
1.1
0.092
5.
Утеплитель – минеральная вата NOBASIL. кг/м3
толщиной 150 мм
0.5*0.15=0.075
1.2
0.09
6.
Пароизоляция - паронепроницаемая полимерный материал GUTTA DO90 100 г/м2
0.001
1.2
0.0012
7.
Прогон 150х100 мм
hп*
bп*?д/cп
0.15*0.1*5/1.1= = 0.068
1.1
0.075
8.
Подшивка из досок 25 мм
0.025*5=0.125
1.1
0.138
Итого постоянная нагрузка
0.428
0.482
9.
Временная нагрузка-
- снеговая 1 район
0.56
0.8
Итого полная нагрузка
0.988
1.282
где ho; hн; hп - ширина сечения обрешетки, настила и прогона
соответственно;
bo; bн; bп - толщина
сечения обрешетки, настила и прогона соответственно;
co; cн; cп - шаг обрешетки, настила и прогона соответственно;
?д – объемный вес древесины.
Полная нагрузка на 1 пог. м при шаге прогонов В=1.1 м:
qн =0.988*1.1=
1.09 кН/м
qр =1.282*1.1=
1.41 кН/м
где 1.1 м - шаг прогонов.
Расчетные характеристики древесины 2 сорта
для бруса 150х100 мм.
Расчетное сопротивление древесины изгибу Rи=14 МПа.
Модуль упругости древесины Е=10000000кПа.
При расчетах прогона надо иметь в виду, что прогон работает на косой
изгиб.
Рис. 5.
b =100 мм h=150мм.
Геометрические характеристики
сечения:
; ;
; .
1.2.2 Расчёт по
первому предельному состоянию.
Проверка
прогона на прочность.
Расчетная
нагрузка при :
;
.
Расчёт по равнопрогибной схеме работы прогона при х=0.2113.
Изгибающий момент над опорой равен , момент в пролёте равен
.
Расчет ведём по
максимальному моменту, тогда
; ;
Условие прочности
выполняется (недонапряжение – 100(14-10,85)/14 = =22,5% <25%).
1.2.3. Расчет по второму предельному
состоянию
Проверка прогона на прогиб.
Относительный
прогиб прогона .
, где
=- предельный прогиб
прогона, полученный по интерполяции значений предельных прогибов табл. 19 СНиП 2.01.07-85*:
= при пролёте
= при пролёте
Условие по прогибу
выполняется.
2. РАСЧЕТ РАМЫ С СОЕДИНЕНИЕМ РИГЕЛЯ
И СТОЙКИ НА ЗУБЧАТЫЙ ШИП
2.1. Исходные данные
Ширина здания L=15 м,
шаг рам В=5 м, высота рамы в коньке f= 6,0 м, кровля из волнистых листов стеклопластика по
прогонам. Кровля теплая с уклоном i =
0,3, tga = 0,3; a1 = 16,70.
Снеговой район – I. Степень ответственности здания II класс
(по прил.7* [6]). Рама клееная из древесины сосны или ели II
сорта. Склеивание дощатых слоев толщиной 33 мм (после фрезерования досок толщиной 40 мм) производится клеем
ФРФ-50к.
2.2. Геометрические размеры
рамы
Внешние габариты рамы и ее
геометрические размеры (предварительные) показаны на рис. 6.
Высота рамы в
карнизе по внешнему габариту ; , где
Расчетный пролет
рамы lр = 14,6 м. Поперечное
сечение стоек и ригелей – прямоугольное с постоянной шириной в = 140 мм, полученной после
фрезерования досок шириной 150
мм (ГОСТ 24454-80*), и переменной высотой.
Соединение
ригеля и стойки в карнизном узле выполняется с помощью зубчатого клеевого
соединения по всему сечению.
Ригель и стойку
изготавливают путем распиловки прямоугольных пакетов, склеенных из сосновых
досок толщиной 33 мм
(после фрезерования досок толщиной 40 мм).
Предварительно
принимаем сечение в карнизном узле из 24 слоев по 33 мм, т.е. hy = 24?33 = 792 мм, что составляет
около l/19 и соответствует общепринятым допускаемым пределам
Рис. 6. Общий вид полурамы
На опоре стойки (в пяте)
рамы принимаем высоту сечения hп ? 0,4 hy, а в коньке hк ? 0,3 hy [4].
Принимаем hп = 10?33 = 330 мм > 0,4 hy = 0,4?792 = 316,8 мм;
hк =8?33 = 264 мм > 0,3 hy = 0,3?792 = 237,6 мм [4].
Высота биссектрисного
сечения рамы
где ; ;
Определяем остальные размеры
рамы.
Обозначим высоту
между внешним и внутренним биссектрисным сечением буквой «а», тогда
;
Обозначим расстояние по
высоте между внешней точкой карнизного узла и серединой конькового узла y1, тогда
Если обозначить расстояние
по высоте между серединами карнизного и конькового узлов через букву «с», то
Для расчета рамы
необходимо определить координаты середины биссектрисного сечения y и x, которые равны:
Тогда длина стойки по осевой
линии
длина ригеля по осевой линии
где
Угол наклона
осевой линии ригеля к горизонтали g = 18046? из соотношения .
Стрела подъема рамы
расчетного сечения (по осевой линии)
Расчетный
пролет рамы
Рис. 7.
Геометрическая схема рамы
С учетом предварительно
принятых размеров элементов рам получим геометрическую схему, приведенную на
рис. 7.
2.3. Определение нагрузок на
раму
Раму рассчитываем
от собственного веса рамы, покрытия с кровлей и снега (по всему пролету).
Нагрузку от
покрытия (постоянные нагрузки из предварительного расчета ограждающих
конструкций) принимаем: нормативную qн = 0,428 кН/м2,
расчетную q = 0,482 кН/м2.
Собственный вес
рамы при кс.в = 7 (см. табл. 7.3 [7]) из выражения
где Sн – нормативная снеговая
нагрузка для I снегового района как произведение расчетной нагрузки
по СНиП 2.01.07-85* [6] на коэффициент, равный 0,7, т.е.
lр – расчетный полет;
Kс.в – коэффициент собственного веса рамы принимают (5-9) при
пролётах рам (15-30м) по табл.7.3 [7].
При уклоне i=0,3 (tg?1=0,3) ?1=16,7; cos?1=0,958; sin?1=0,287.
Нагрузка от покрытия с
учетом уклона кровли составит
Значения погонных нагрузок,
действующих на раму (при шаге рам 5 м), с учетом уклона кровли приведены
в табл. 3.
Табл. 3
Вид нагрузки
Нормативное
значение
нагрузки, кН/м
Коэффициент надежности по нагрузке
Расчетное
значение
нагрузки, кН/м
Собственный вес покрытия
0,428 ? 5 / cos? =
= 2,14 / 0,96
= 2,23
-
0,482?5 / cos? =
=2,41/0,96=
=2,51
Собственный вес рамы
0,112 ? 5 = 0,56
1,1
0,62
И т о г о:
1,94
-
2,35
Снеговая
нагрузка
0,56 ? 5 = 2,8
-
0,8 ? 5 = 4,0
В с е г о:
4,74
-
6,35
В соответствии с
рекомендациями п. 6.45 [4] при высоте стойки рамы Н ? 0.25L м,
расчет рамы на ветровую нагрузку можно не производить.
2.4. Статический расчет рамы
Максимальные
усилия возникают в карнизном узле рамы при действии полной расчетной нагрузки
(постоянной и временной) по всему пролету рамы q = 6,35 кН/м. Опорные
реакции:
· вертикальные A = B =
· горизонтальные (распор)
Рис. 8.
Карнизный узел
На рис. 8 представлен
карнизный узел, в котором определяем расчетные усилия.
Усилия в расчетном
сечении 1-1 (х = 0,231 м; у = 3,455 м) – по оси биссектрисы карнизного узла
(см. рис. 8).
Изгибающий момент
Продольная сила
Усилия в сечениях 1-2 и 1-3
карнизного узла (см. рис. 8):
где
Нормальная сила в коньковом
сечении 1-3 (см. рис. 8).
где
2.5. Подбор сечения и
проверка напряжений
Геометрические
характеристики в сечении 1-1 по биссектрисе карнизного узла и в сечениях 1-2 и
1-3.
Расчетная площадь
Момент сопротивления
Расчетные
сопротивления на сжатие умножаются на коэффициенты mб, mсл, mв.
При высоте
сечения больше 50 см
коэффициент mб находим по интерполяции значений табл. 7 [5]:
для высоты ;
для высоты ,
коэффициент mсл=1, так как толщина слоя
клееного сечения рамы принята 33
мм (см. табл. 8 [5]), коэффициент mв = 1 по табл. 5 [5].
Тогда Rс = 15?0,853?1 = 12,8 МПа.
2.6. Проверка максимальных
напряжений в биссектрисном сечении
Соединение
клееных элементов стойки и ригеля производится на зубчатый шип по всему сечению
под углом. Эпюра напряжений имеет криволинейное очертание (см. рис. 8), поэтому
проверку в таких сечениях следует производить согласно формулам п. 5.5 [4]:
· для сжатой зоны вдоль оси «х» под углом к волокнам ?
(7)
· для зоны, растянутой вдоль оси «х» под углом к
волокнам ?,
; (8)
· для сжатия вдоль оси «у» под углом к волокнам ? = 900-?
, (9)
где F?, W? – площадь и момент
сопротивления биссектрисного сечения;
Rсм?,
Rсм?, Ru – соответственно расчетные сопротивления
древесины смятию под углами ? и ? к волокнам и изгибу; определяются без
введения коэффициентов m? и mсл по СНИП II-25-80
пп.3.1 и 3.2 [5];
К1, К2,
К3 – коэффициенты, принимаемые по графикам рис. 4.
Расчетное сопротивление под
углом определяется по формуле (2) [5]:
Принимаем
расчетное сопротивление смятию вдоль волокон Rсм = 15 МПа и поперек
волокон Rсм90 = 3 МПа (табл. 3 [5]) для древесины сосны при ширине
сечения рамы 14 см.
Тогда для ? = 35,650,
sin? = 0,597;
для ? = 90 –36,65 = 53,35; sin? =
0,802.
Изгибающий момент,
определенный по деформируемой схеме:
;
где lp – длина полурамы по осевой
линии.
Тогда расчетная длина
где lcт – длина стойки по оси рамы;
lcт = 3,463 м;
lриг – длина ригеля по оси рамы;
lриг = 7,503 м.
.
Для элементов
переменного по высоте сечения коэффициент ? следует умножить на коэффициент Кжn,
принимаемый по табл.1 прил. 4 [5].
Кжn
= 0,66 + 0,34?? = 0,66
+ 0,34?0,301 = 0,762,
где
КжN•.
Значение КжN•j не должно быть больше 1, поэтому принимаем КжN•j = 1.
Тогда
где N – продольная сила в
коньковом сечении 3-3; N = 27,29 кН.
,
где Мd – момент в биссектрисном
сечении 1-1.
Полученные
значения подставляем в формулы (7)-(9) нормальных напряжений.
Для перевода
напряжений в МПа в соответствии с системой СИ используем коэффициент 10-3.
Сжатие вдоль оси
«х» под углом к волокнам a
где К1 = 0,7 (см. рис. 8).
Растяжение вдоль
оси «х» под углом к волокнам a
К2 = 1,2; m? = 0,25 (см. рис. 8).
Сжатие вдоль оси
«у» под углом к волокнам b = j = 53,350:
К3 = 3,99 (см.
рис. 8).
Условия
прочности рамы обеспечены.
Недонапряжение
составляет (Недонапряжение по
одной из проверок прочности должно быть ?5%.) Окончательно принимаем высоту
сечения рамы hу=79,2 см; hп = 33,0 см; hк = 26,4 см.
Согласно п. 6.46
[4] проверка нормальных напряжений в других сечениях стойки и ригеля рамы не
требуется.
2.7. Проверка устойчивости
плоской формы деформирования рамы
Проверка
производится по формуле (33) [5]
Поскольку угол
между стойкой и ригелем рамы 90?+16,7? =106,7?< 130?, расчетную длину ригеля
и стойки в соответствии с п.6.29 [5] следует принимать равной длинам их внешних
подкрепленных кромок, т.е. для стойки lр.ст = Н = 3,75 м, а для ригеля
Суммарная
расчетная длина по наружной кромке рамы
lр.нар = 3,75 + 7,83 = 11,58 см.
Рис. 9. Эпюра
изгибающих моментов
Расчетная схема
полурамы и эпюра моментов в прямолинейном
элементе показаны на рис. 9.
Находим
координаты точки перегиба эпюры моментов, для этого приравниваем к нулю
уравнение моментов в сечении 1-1:
где ; ;
Точка перегиба
находится на расстоянии х < 0,5L, этому условию
удовлетворяет корень х = 4,182;
Расчетная длина
рамы по наружной кромке имеет два участка, первый , где имеются закрепления по растянутой зоне (по ригелю –
прогонами или плитами, по стойке – стеновыми панелями) и второй , где нет закреплений растянутой зоны.
Расчет
устойчивости плоской формы деформирования производим по формуле
(10)
для первого участка с
показателем n=1 и для второго участка с показателем n=2.
Проверка
устойчивости плоской формы деформирования рамы проводится на двух участках lр1 и lр2:
I. Для участка lр1 = 8,288 м гибкость из
плоскости рамы
коэффициент
продольного изгиба
Коэффициент jм определяем по формуле (23)
[5]:
где kф – коэффициент, зависящий от
формы эпюры изгибающих моментов на участке lр1, определяемый по табл. 2
прил. 4 [5]. Для нашего случая имеем
где
здесь lр1 = Нст = 3.75 м;
тогда
Ригель
раскреплен по растянутой кромке, поэтому коэффициенты jу и jм, соответственно, следует
умножать на коэффициенты Кпn и Кпм.
Определяем
коэффициенты:
(формула (34) из [5].
Для
прямолинейного участка ригеля aр = 0, а отношение так как число
закреплений m > 4, тогда
(формула 24);
Подставляем
полученные значения в формулу
Устойчивость плоской
формы деформирования обеспечена.
II. Для участка lр2 = 3,292 м расчетная длина
по осевой линии
Определяем
максимальную высоту сечения ригеля на данном участке:
Подсчитываем
максимальный момент и продольную силу в сечении с координатами
где с и к подсчитаны выше.
Для определения
величины момента по деформируемой схеме определяем площадь и момент инерции
сечения:
По интерполяции
получим значения коэффициента mб для h1 = 38.41 см. по табл. 7 [5]:
Для учета
переменной высоты сечения находим по табл. 1 прил. 4 [5]:
Определяем
гибкость:
тогда так как принимаем jх?kжN
= 1.
где N – продольная сила в
коньковом сечении (ключевом шарнире); N = 27,29 кН.
Гибкость из
плоскости рамы
тогда
При расчете
элементов переменного по высоте сечения, не имеющих закреплений из плоскости по
растянутой от момента кромки, при расчете устойчивости плоской формы
деформирования, коэффициенты jу и ?м следует
умножать на коэффициенты КжN и Кжм по табл. 1 и 2 прил. 4 [5]:
где
Подставляем
полученные значения в формулу проверки устойчивости плоской формы
деформирования:
Устойчивость
плоской формы деформирования на втором участке обеспечена.
2.8. Конструкции и расчет
узлов
Коньковый узел
Максимальная
поперечная сила в коньковом узле (рис. 10) возникает при несимметричной
временной снеговой равномерно распределенной нагрузке на половине пролета,
которая воспринимается парными накладками на болтах.
Максимальная
поперечная сила в коньковом узле при несимметричной снеговой нагрузке
где S = 4,0 кН/м – погонная
снеговая нагрузка (см. табл. 3).
Рис. 10. Коньковый узел
Определяем
усилия, действующие на болты, присоединяющие накладки к раме:
где l1 – расстояние между первым
рядом болтов в узле;
l2 – расстояние между вторым рядом
болтов.
По правилам
расстановки нагелей отношение между этими расстояниями может быть . Мы приняли отношение , чтобы получить меньшие значения усилий.
Принимаем
диаметр болтов 18 мм
и толщину накладок 75 мм.
(Толщина накладки примерно должна быть равна половине ширины рамы.)
Несущую
способность на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия под углом
900 к волокнам согласно табл. 17, 19 [5] находим из условий:
· изгиба болта:
, но не более
где a – толщина накладки, см;
d –
диаметр болтов, см;
ka – коэффициент, зависящий от
диаметра болтов и величины угла между направлением усилия и волокнами древесины
накладки по табл. 19 [5];
· смятия крайних элементов – накладок с учетом угла
между направлением усилия и волокнами древесины рамы (a = 900):
· смятия среднего элемента - рамы с учетом угла между
направлением усилия и волокнами древесины рамы ():
где с – ширина среднего элемента
– рамы, см.
Минимальная
несущая способность одного болта на один рабочий шов из данных трех условий: , тогда необходимое количество болтов в ближайшем к узлу ряду
, принимаем 2 болта.
Количество
болтов в дальнем от узла ряду:
, принимаем 1 болт.
Расстояние между
болтами принимаем по правилам их расстановки по СНиП [5] l1 ? 2?7?d = 25,2 см, принимаем 26 см, тогда расстояние l2 = 3 l1 = 3*26 = 78 см.
Ширину накладки
принимаем ?10d, что равно 180 мм, по сортаменту ГОСТ
24454-80* принимаем ширину накладки 200 мм, тогда расстояние от края накладки до
болтов S2 ?3d =3?1,8=5,4 см »6 см, расстояние между
болтами S3 =bн - 2?S2 = 20 - 2?6=8 см, что больше, чем S3 ? 3,5d = 3,5?1,8 = 6,3
см.
Изгибающий
момент в накладках определяется по схеме рис. 10.
Момент
инерции одной накладки, ослабленной
двумя отверстиями диаметром 1,8 см:
где S3 – расстояние между болтами.
Момент
сопротивление накладки
Напряжение в
накладках
,
где Rи – расчетное сопротивление
древесины изгибу по табл. 3 [5]; Rи = 13 МПа.
Опорный узел.
Расчет опорного
узла (рис. 11) производится следующим образом:
N0 = А = 46,4 кН; Q0 = H = 28,8 кН; Fоп = 14?33,0 = 462 см2;
где Rсм – расчетное сопротивление
смятию (сжатию) вдоль волокон табл. 3 [5]; Rсм = 1,5 кН/см2.
Требуемая высота
диафрагмы из расчета на смятие поперек волокон древесины рамы от действия
распора:
где Rсм90 = 3 МПа – 0,3 кН/см2;
b – ширина сечения рамы; Н – распор.
Рис. 11.
Опорный узел рамы
Конструктивно
принимаем высоту диафрагмы h1 = 20 см.
Рассчитываем
опорную вертикальную диафрагму, воспринимающую распор, на изгиб как балку,
частично защемленную на опорах, с учетом пластического перераспределения
моментов:
Требуемый момент
сопротивления вертикальной диафрагмы
где Rу – расчетное сопротивление
стали по пределу текучести СНиП [6]; Rу = 210 МПа = 21 кН/см2.
Этому моменту
сопротивления должен быть равен момент сопротивления, определенный по формуле
где ? – толщина диафрагмы.
Тогда
Принимаем d = 0,8 см.
В запас
прочности принимаем боковые пластины той же толщины, а опорную плиту d = 2 см.
Предварительно
принимаем следующие размеры опорной плиты:
длина плиты
принята: lпл = hоп+2?5 = 33+2?5 = 43 см;
ширина
плиты bпл = b+2?10 = 14+2?10 = 34 см.
Длина lпл = 430 мм, ширина bпл = 340 мм (см. рис. 11),
включая зазоры с = 5 мм
между боковыми пластинами и рамой по 0,5 см.
Для крепления
башмака к фундаменту принимаем анкерные болты диаметром 20 мм, имеющие следующие
геометрические характеристики [7]:
Fбр = 3,14 см2;
Fнт = 2,45 см2.
Болты работают
на срез от действия распора в раме.
Для того, чтобы
срез воспринимался полным сечением болта, ставим под гайками шайбы толщиной 10 мм.
Срезывающее
усилие
кН.
Напряжение среза
определим по формуле
Условие
прочности анкерных болтов выполняется.
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
Клеедеревянные трехшарнирные рамы: Метод. указ. / Э.В.
Филимонов, В.И. Линьков, А.Ю. Ушаков. М.: МГСУ, 1993.
Проектирование
клееных деревянных конструкций. Ч. II. Проектирование рам из
прямолинейных элементов / Е.Н. Серов, Ю.Д. Санников. СПб., 1998.
Конструкции из дерева и пластмасс / Э.В. Филимонов, Л.К.
Ермоленко, М.М. Гаппоев, И.М. Гуськов, В.И. Линьков и др. М.: АСВ, 2010.Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80).
М.: Стройиздат, 1986.СНиП П-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции.
М.: Госстрой России, 1994.СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия. М.: Госстрой
России, 2003.Справочные материалы по проектированию деревянных
конструкций. М.: МГСУ, 2003.СНиП П-23-81. Нормы проектирования. Стальные конструкции. М.:
Стройиздат, 2005.