Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет
Пояснительная записка к курсовому проекту
«Деревянные конструкции»
Выполнил:
студент группы 3017/1
Проверил:
Семенов К.В..
Санкт-Петербург
2007 г.
Содержание
1. Конструктивная схема здания.
1.1. Деревянные фермы.
1.2. Выбор шага рам.
1.3. Связи.
2. Конструирование и расчет покрытия здания.
2.1. Конструкция покрытия.
2.2. Подбор сечения рабочего настила.
2.3. Подбор сечения стропильных ног.
2.4. Подбор сечения прогонов
2.5. Расчет гвоздевого забоя.
3. Расчет и конструирование элементов ферм.
3.1. Определение усилий в стержнях ферм.
3.2. Подбор сечений элементов ферм.
4. Расчет и конструирование узлов ферм.
4.1 Опорный узел на натяжных хомутах.
4.2 Промежуточный узел.
4.3 Коньковый узел.
4.4 Центральный узел нижнего пояса.
Список используемой литературы.
1. Конструктивная схема здания
Проектируется одноэтажное здание с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют последовательно расположенные рамы, образованные двумя колоннами и ригелем. В качестве ригеля используется полигональная деревянная ферма. Колонны жестко закреплены в фундаменте в плоскости рамы и шарнирно в плоскости стены.
Пространственная жесткость здания обеспечивается связями, объединяющими отдельные рамы.
1.1 Деревянные фермы
Рассмотрим полигональную деревянную ферму.
В фермах различают следующие элементы:
1 – Нижний пояс.
2 – Верхний пояс.
3 – Раскосы.
4 – Стойки.
Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.
Высота фермы определяется по пролету. Для полигональной фермы: hф
=1/6Lф
– 8-ти панельная ферма
В данном проекте пролет фермы Lф
=19,2
метра,
поэтому высота фермы hф
=1/6*19,2=3,2
метра
Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:
5 – Опорные.
6 – Коньковый.
7 - Центральный узел нижнего пояса.
Расстояние между соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(lп
). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.
1.2 Выбор шага рам
Шагом рам называется расстояние между двух рядом стоящих рам в плоскости стены. В зданиях такого типа он зависит от нагрузок на покрытие и обычно составляет 3.5 до 5 метров. Так как проектируемое здание будет с внутренним отоплением (т.е. покрытие будет утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 5-му снеговому району, зададим 15 по 4.5 м и крайние по 3.6 м. Высота здания, пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.
1.3 Связи
Конструктивная схема каркаса одноэтажного деревянного здания с полигональной 8-ти панельной фермой и схема размещения связей представлены на рисунке:
1 – вертикальные связи между фермами. Размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов приходится их устанавливать подряд в двух пролетах (например, у одного из торцов здания).
2 – связи в плоскости верхних поясов ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом.
3 – связи в плоскости нижних поясов ферм. Эти связи расставляются так, чтобы на виде снизу они проецировались на связи в плоскости верхних поясов ферм.
Связи 1, 2 и 3 принято называть ветровыми, так как они, придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми рамами.
Кроме связей между фермами в каркасе здания выделяют связи между колоннами:
6 – горизонтальные связи между колоннами.
7 – связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах, а в зданиях, длинна которых превосходит 30 м, и в центральных пролетах.
На рисунке изображены также прогоны (4) и стропильные ноги (5) – это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят равным 0,9 м.
2. Конструирование и расчет покрытия здания
2.1 Конструкция покрытия
1 – Прогон.
2 – Стропильные ноги.
3 – Рабочий настил.
4 – Пароизоляция.
5 –Утеплитель.
6 – 3 слоя рубероида.
2.2 Подбор сечения рабочего настила
Рабочий настил рассчитывается на прочность и прогиб. Выполняется из досок. Для обеспечения достаточной жесткости, каждая доска опирается как минимум на 3 опоры (имеется двухпролетная неразрезная балка).
Расчет рабочего настила по первой группе предельных состояний.
Первое сочетание нагрузок: постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).
Расчетная схема:
Таблица 1. Нагрузки собственного веса.
| № п. п. | Наименование | gн
, кгс/м3 |
g
|
g
, кгс/м3 |
| 1 | 3-х слойный ковер рубероида на битумной мастике | 10 | 1.1 | 11 |
| 2 | Утеплитель ρ=100 кг/см3
|
7 | 1.2 | 8.4 |
| 3 | Пароизоляция | 3 | 1.1 | 3.3 |
| 4 | Рабочий настил (t=25 мм) | 12.5 | 1.1 | 13.8 |
| Итого: | 32.5 | 36.5 |
Обозначения в таблице:
gн
– нормативная нагрузка собственного веса;
g
- коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;
g
- расчетная нагрузка собственного веса.
Определим снеговые нагрузки. Снеговой район = 5 ÞP**
= 320
кг/м2
Далее определяем погонные нагрузки q и P.
q = g * b = 36.5 кг/м - расчетная
qн
= gн
*b=32.5 кг/м - нормативная
где b
– ширина полосы сбора нагрузки (b = 1 м);
P
*
=
P
**
*
cos
a
=320*1=320кг/ м2
P
=
P
*
*
B
=320кг/ м2
- расчетная
Pn
=
P
*0.7=224кг/ м2
- нормативная
где a
- угол наклона кровли к горизонту (cos
a
≈ 1
).
Расчет по прочности:
s
=
Mmax
/
W
<=
R
изг
*
m
в
где s
- напряжение;
Mmax
- расчетный изгибающий момент;
W
- момент сопротивления рабочего настила;
Rизг
- расчетное сопротивление изгибу (Rизг
= 130
кгс/см²);
mв
- температурно-влажностный режим-коэффициент, учитывающий работу древесины, зависящий от отапливаемости здания (так как здание отапливается mв
=1
).
Мmax
= 0.125(
q
+
P
) *
Ln
р
² = 0.125 * (36.5+ 320) * 0.9² = 36.09
кгс*м
W
=
b
*
h
² / 6 = 1 * 0.0252
/ 6= 1.04*10-4м³
s
= 36.09/1.04*10-4
=3.46*105
кг/ м2
< R
изг
*
m
в
= 130 * 1= 13*105
кг/ м2
Расчет на жесткость:
f=2.13*( qн
+Pn
)* L4
n
р
/384/E/I<=1/150* Ln
р
где f
– допустимый прогиб;
E –
модуль нормальной упругости (E = 1 * 105
кг/см2
);
I –
момент инерции.
I=b*t
3
/12=1* 0.0253
/12=1.3*10-6
м4
f=2.13*(32.5+224)*0.94
/ 384/ 105
/104
/1.3* 10-6
=0.72*10-3
м.
1/150*Ln
р
=0,9/150=6*10-3
0,72*10-3
<6*10-3
Второе сочетание нагрузок
: постоянная (собственного веса) + монтажная.
Расчетная схема:
s
=
Mmax
/
W
<=
R
изг
*
m
в
М
max
= 0.07 *
q
*
Ln
р
² * + 0.207 * 2 *
P
ч
*
Ln
р
где P
ч
–вес человека (P
ч
=100кг)
Рр.ч
=
P
ч
*
g
=100*1,2=120 кгс
где P
р.ч
– расчетный вес человека;
g
-
коэффициент надежности по монтажной нагрузке (
g
= 1.2).
Mmax
= 0.07 * 36,5 * 0,92
+ 0.207 * 2 * 120 * 1,205 = 39,32
кгс*см
s
= 39.32 / 1.04*10-4
= 378076
кгс/м² < Rизг
* mв
= 130 * 1 =13*105
кгс/м2
Прочность обеспечена
.
2.3 Подбор сечения стропильных ног
Нормы предписывают выполнять расчет стропильных ног как однопролетную балку.
Расчетная схема:
Расчетный пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:
L
об
=
d
/
cos
a
= 2.4 / 1 = 2.4 м
где d
– длина панели фермы (d
= 2.4 м).
Определим нагрузки:
Собственный вес:
qн
= gн
* c*cos
a
+ 5
=36.5*0.9*1+5=34.75 кг/м
q = g * с *cos
a
+ 5*
g
= 36.5*0.9*1+5*1.1=37.85 кг/м
Снеговая нагрузка: P
=
P
*
*
c
*
cos
a
=320*0.9*1=288 кг/ м
Pn
=
P
*0.7=288*0.7=201.6кг/ м
Проверка на прочность:
s
=
Mmax
/
W
<=
R
изг
*
m
в
Мmax
= 0.125 * (
q
+
P
) *
L
об
² = 0.125 * (37.85+ 288) * 2.4² = 234.6
кгс*м
W
=
b
*
h
² / 6 = 7.5 * 12.52
/ 6= 195.31
cм³
s
= 234*102
/195.31=12*105
кг/ м2
< R
изг
*
m
в
= 130 * 1= 13*105
кг/ м2
Подобранное сечение проверяем на прогиб:
f=5*( qн
+Pn
)* L4
об
/384/E/I<=1/200* L
об
I=b*h3
/12=7.5* 12.53
/12=7813 c
м
4
f=5*(34.75+201.6)*2404
/ 384/ 100*105
/
7813=0.13 см
1/200*Ln
р
=2.4/200=1,2 см
0,13<1,2
Прочность обеспечена. Принимаем поперечное сечение стропильной ноги 125*75 мм
.
2.4 Подбор сечения прогона
Прогон проверяют на прочность и на прогиб.
Подбор сечения прогона.
От собственного веса
qн
=
g
н
*
d
+ 15=32,5*2.4+20=98 кг/м
q =
g
*
d
+ 20*
g
=36.5*2.4+20*1.1=109,6 кг/м
Снеговая нагрузка
P
=
P
*
d
=320*2.4=768 кг/ м
Pn
=
P
*0.7=768*0.7=537,6 кг/ м
Где d
– расстояние между прогонами по горизонтали (а = 4,5
м); g
= 1.1
Проверка на прочность:
s
=
Mmax
/
W
<=
R
изг
*
m
в
Мmax
= 1/12 * (
q
+
P
) *
L
пр
² = 1/12 * (109,6+768) * 4.5² = 1480,95
кгс*м
W
=2*
b
*
h
² / 6 =2*6 * 252
/ 6= 1012,5 с
м³
s
=1480.95/1012,5 =118,47 кг/ см2
< R
изг
*
m
в
= 130 * 1= 130 кг/ см2
Подобранное сечение проверяем на прогиб:
f=( qн
+Pn
)* L4
пр
/384/E/I<1/200* L
пр
I=2*b*h
3
/12=2*6 253
/12=15625 cм4
f=(98+537.6)*4.54
/ 384/ 100*105
/15625=0.434 см.
1/200*Ln
р
=4.82/200=2,41 см.
0,45<2,25
Прочность обеспечена.
Принимаем поперечное сечение прогона из двух досок 60*250 мм.
2.5 Расчет гвоздевого забоя
Определяем Q = Mоп /2/ a
Находим количество гвоздей n =Q/ Tгв,
Tгв – несущая способность 1-го гвоздя.
Mоп =Мmax
= 1/12 * (q+ P) * Lпр
² = 1/12 * (109.6+768) * 4.5² = 1480.95
кгс*м
Примем диаметр гвоздя dгв
= 5.5 мм
Определяем a = 0.2*L – 23 dгв
= 0.2 * 4.5 – 23*55*10-4
= 0,7735 м
n=1480.95
/2/0.7735=7,9
Принимаем n = 8 шт.
3. Расчет и конструирование элементов ферм
3.1 Определение усилий в стержнях фермы
Все вертикальные нагрузки, действующие на ферму, делятся на постоянные и временные. При определении усилий принимается, что все нагрузки приложены к узлам верхнего пояса.
P
– узловая нагрузка от действия снега.
G
– узловая нагрузка от действия собственного веса.
G
=(
gпокр
+
gсв
)*а*
d
/
cosα
;
g
покр
=
g
+
g
об
+
g
пр
где d
– длина панели, измеряемая вдоль верхнего пояса фермы;
а – ширина панели;
gобр
=A/c*ρ*γf
где ρ–плотность древесины(500 кг/м3
); γf
–коэффицмент(1,1)
gобр
=0,075*0,1*500*1,1/0.9=4,583 кг/м2
g
пр
=Апр
/
d
*
ρ*
γf
; g
пр
=
0.2*0.1*500*1.1/1.2=9,16 кг/м2
gпокр
=36,5+4,58+9,16=50,246
gсв
=; gсв
==39,317 кг/м2
G=(50.246+39.317)*10.8= 967.287 кг
P=P*10.8= 3456 кг
Расчет выполняется на единичных нагрузках, приложенных к половине фермы.
| Элемент | Усилие от 1 | NG
|
NP
|
N | ||
| фермы | слева | справа | везде | кг | кг | кг |
| В1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| В2 | -2,43 | -0,97 | -3,4 | -3288,8 | -11750,4 | -15039,2 |
| В3 | -3,55 | -1,77 | -5,32 | -5145,96 | -18385,92 | -23531,22 |
| В4 | -3,67 | -2,44 | -6,11 | -5910,1 | -21116,16 | -27026,26 |
| Н1 | 2,42 | 0,97 | 3,39 | 3279,1 | 11715,84 | 14994,94 |
| Н2 | 3,53 | 1,76 | 5,29 | 5116,95 | 18282,24 | 23399,19 |
| Н3 | 3
,65 |
2,43 | 6,08 | 5881,1 | 21012,48 | 26539,72 |
| Н4 | 3 | 3 | 6 | 5803,72 | 20736 | 26539,72 |
| Р1 | -3,48 | -1,39 | -4,87 | -4710,69 | -16830,72 | -21541,41 |
| Р2 | -1,68 | -1,2 | -2,88 | -2785,79 | -9953,28 | -12739,07 |
| Р3 | -0,19 | -1,06 | -1,25 | -1209,11 | -4320,98 | -5529,11 |
| Р4 | 1,08 | -0,95 | 0,13 | 125,747 | -3283,2/ +3732,48 |
3858,227 |
| С1 | -0,5 | 0 | -0,5 | -483,64 | -1728 | -2211,64 |
| С2 | 1,26 | 0,9 | 2,16 | 2089,34 | 7464,96 | 9554,3 |
| С3 | 0,15 | 0,82 | 0,97 | 938,27 | 3352,32 | 4290,59 |
| С4 | -0,86 | 0,76 | -0,1 | -96,728 | -2972,16/ +2626,56 |
-3068,88/ -2529,83 |
| С5 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
где NG
– реальное усилие в стержнях фермы от сил G;
NP
- реальное усилие от снеговой нагрузки;
N – суммарное усилие
3.2 Подбор сечений элементов ферм
Нижний пояс.
Подбираем одно сечение на весь пояс. За основу берем элемент Н3, с Nmax=26839,58 кг.
1. Из условия прочности (1) для центрально растянутого стержня определяем требуемое значение площади ослабленного врубкой сечения
где mв
=1 (группа конструкций АI) и mо
=0,8.
2.При максимальной степени ослабления сечения н.п. врубкой на глубину hвр
=1/4hнп
(hнп
– высота сеченя н.п.) полная площадь поперечного сечения определяется как
.
3. С учетом требования hнп
³1,5bнп
(bнп
– ширина сечения н.п.) и сортамента пиломатериалов хвойных пород (приложение 4) выбираем сечение н.п. bнп
xhнп
=200x225 мм, при котором Абр
=450 см2
.
4. Из условия hвр
£1/4hнп
задаемся глубиной врубки в нижний пояс hвр
=56 мм (значение hвр
должно быть кратно 0,5 см) и проверяем прочность ослабленного сечения
(Условие выполняется)
Верхний пояс.
1. Из условия прочности центрально-сжатого стержня (2) определяем требуемое значение площади ослабленного врубкой сечения
где Rc
=140 кг/см2
(для изготовления поясов фермы применяется древесина II сорта).
2. Определяем требуемое значение полной площади поперечного сечения с учетом ослабления сечения в.п. врубкой (hвр
=1/4hвп
)
.
3.Ширина сечения в.п. bвп
принимается равной bнп
0, т.е. bвп
=bнп
=20 см. Требуемое значение высоты сечения в.п. определяем как
С учетом сортамента и требования hвп
³bвп
назначаем сечение в.п. bвп
xhвп
=200x200 мм, при котором Абр
=400 см2
.
4. Вычисляем радиусы инерции сечения ry
=rx
=0,289hвп
»0,0578м. Расчетные длины в.п. в плоскости и из плоскости фермы при установке прогонов в каждом узле в.п. равны между собой lx
=ly
=d/cosa=2,4/1»2,4 м. Определяем гибкости в.п. lx
и ly
: lx
=ly
=lx
/rx
=2,4/0,0578=41,522 < 70
Условие прочности не выполняется! Увеличим сечение в.п.!
5. Так как максимальная гибкость не превышает 70, коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле
6. Выполняем проверку устойчивости в.п. по формуле (3) с учетом Ар
=Абр
Опорный раскос.
Элемент Р1
.
1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).
Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5 и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса
2. С учетом сортамента и требования bр
=bнп
назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса bр
xhр
=200x175 мм, Абр
=350 см2
.
3. Расчетные длины опорного раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx
=ly
=3,451 м. Радиусы инерции rx
=0,289*0,175=0,05075 м.
ry
= 0,289*0,2=0,0578 м
Определяем гибкости опорного раскоса:
,
где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как lmax
< 70, определяем j по формуле
.
4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса
.
(Условие устойчивости выполняется)
Элемент Р2.
1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).
Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса
2. С учетом сортамента и требования bр
=bнп
назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса bр
xhр
=200x150 мм, Абр
=300 см2
.
3. . Расчетные длины раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx
=ly
=3,63 м. Радиусы инерции
ry
=0,289×hp
=0,289*0,2=0.0578 м,
rx
=0,289×bp
=0,289*0,15=0.04335 м.
Определяем гибкости опорного раскоса:
,
где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как lmax
>70, определяем j по формуле
.
4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса
.
(Условие устойчивости выполняется)
Элемент Р3.
1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).
Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса:
2. С учетом сортамента и требования bр
=bнп
назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса bр
xhр
=200x125 мм, Абр
=250 см2
.
3. . Расчетные длины раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx
=ly
=3,811 м. Радиусы инерции
rx
=0,289×hp
=0,289*0,2=0,0578 м,
ry
=0,289×bp
=0,289*0,125=0,036123 м.
Определяем гибкости опорного раскоса:
,
где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150).
(Условие устойчивости выполняется)
Элемент Р4.
1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3). Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса
2. При подборе сечения 200х75 не будет выполнено условие предельной гибкости, следовательно с учетом сортамента и требования bр
=bнп
назначаем размеры поперечного сечения опорного раскоса bр
xhр
=200x100 мм, Абр
=200 см2
.
3. Расчетные длины раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx
=ly
=4 м. Радиусы инерции инерции rx
=0,289*0,1=0,0289 м.
ry
= 0,289*0,2=0,0578 м
Определяем гибкости опорного раскоса:
,
где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как lmax
< 70, определяем j по формуле
.
4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса
.
(Условие устойчивости выполняется)
Элемент Р(встречный раскос).
В общем случае расчет встречного раскоса производится аналогично расчетам остальных раскосов. По условиям задания сечение встречного раскоса принимается как у раскоса Р4 (200*100мм).
Стойка.
Элемент С
1
.
Стойка С1, в отличии от всех остальных, работает на сжатие и, следовательно выполняется из дарева. Сечение стойки принимается минимально возможным в данных условиях 200*100мм
Элемент С2.
Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:
где Nст
– наибольшее растягивающее усилие.
По приложению 6 принимаем сечение стойки:
d=30мм ; Aст
=5,06 см2
Элемент С3.
Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:
где Nст
– наибольшее растягивающее усилие.
По приложению 6 принимаем сечение стойки:
d=20мм; Aст
=2,182 см2
Элемент С4.
Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:
где Nст
– наибольшее растягивающее усилие.
По приложению 6 принимаем сечение стойки:
d=16мм; Aст
=1,408 см
4. Расчет и конструирование узлов ферм.
4.1 Опорный узел на натяжных хомутах
1.Проверка на смятие опорного вкладыша по плоскости примыкания опорного раскоса.
Пусть раскос примыкает к нижнему поясу под углом 450
.
,
,
так как 61,54 кг/см2
< 62,69 кг/см2
- условие прочности выполняется.
2. Определение диаметра тяжа.
,
где
Принимаем d=20 мм Ант
= 2,18 см2
.
3. Определение количества двухсрезных нагелей для прикрепления накладок к нижнему поясу.
,
проверим dнаг.
= 20 мм
толщина накладок а = 6 dнаг.
= 6×2= 12 см
Тс
=50×с×dн
=50×20×2=2000 кг,
Та
=80×а×d н
=80×12,5×2=2000 кг,
Ти
=180×d н
2
+2а2
=180×22
+2×12,52
=1032,5 кг,
но не более Ти
=250dн
2
=250×22
=1210 кг.
4. Расчет швеллера
.
Расчетная схема:
По конструктивным соображениям подбираем швеллер: h>hнп
+6мм
Принимаем ]
30 Wy
= 43,6 см3
(условие прочности выполняется).
5.Проверка накладок на смятие
.
(условие прочности выполняется).
6. Расчет прочности уголков в торце накладок.
Расчетная схема:
где
Проверим равнобокий уголок 12,5X12,5X8 W=75,9 см3
, I = 294 см4
Подходит
.
7. Проверка опорной подушки на смятие под воздействием опорного давления
.
Nопор
= 4(967б287 +3456) = 17693,148
Требуемая площадь опоры:
Принимаем опорную подушку 200X225мм.
4.2 Промежуточные узлы фермы
Промежуточный узел 2.
Сечение сжатого раскоса bP
Xhp
= 17,5X20 см2
, усилие в нем 12739,07 кг, угол между осями раскоса и верхнего пояса – 40,30
.
1. Назначаем глубину врубки раскоса в верхний пояс:
.
Принимаем h вр
= 5 см.
2. Проводим проверку на смятие верхнего пояса по площадке смятия.
а) Определим размеры площадки смятия:
б) Условие прочности на смятие:
Прочность на смятие не обеспечена. Изменяем конструкцию узла.
1. Проверяем прочность на смятие в зоне рабочего опирания подушки на верхний пояс. Разность усилий в элементах верхнего пояса, примыкающих к узлу составляет 5010 кг.
Прочность на смятие обеспечена.
2. Проверяем необходимую длину l ск.
Промежуточный узел 4.
Сечение сжатого раскоса bP
Xhp
= 15X20 см2
, усилие в нем кг, угол между осями раскоса и верхнего пояса – 48,60
.
1. Назначаем глубину врубки раскоса в верхний пояс:
.
Принимаем h вр
= 5,6 см.
2. Проводим проверку на смятие верхнего пояса по площадке смятия.
а) Определим размеры площадки смятия:
б) Условие прочности на смятие:
;
Прочность на смятие не обеспечена.
Изменяем конструкцию узла
.
1. Проверяем прочность на смятие в зоне рабочего опирания подушки на верхний пояс. Разность усилий в элементах верхнего пояса, примыкающих к узлу составляет 5010 кг.
Прочность на смятие обеспечена.
2. Проверяем необходимую длину l ск.
Промежуточный узел 5.
Сечение сжатого раскоса bP
Xhp
= 20,0X12,5 см2
, усилие в нем 5529,11 кг, угол между осями раскоса и нижнего пояса – 510
.
1. Назначаем глубину врубки раскоса в верхний пояс: . Принимаем h вр
= 5,6 см.
2. Проводим проверку на смятие верхнего пояса по площадке смятия.
а) Определим размеры площадки смятия:
б) Условие прочности на смятие:
;
Прочность на смятие обеспечена.
Промежуточный узел 6.
Сечение сжатого раскоса bP
Xhp
= 20X10 см2
, усилие в нем 3858,227 кг, угол между осями раскоса и нижнего пояса – 53,10
.
1. Назначаем глубину врубки раскоса в верхний пояс:
.
Принимаем h вр
= 5,6 см.
2. Проводим проверку на смятие верхнего пояса по площадке смятия.
а) Определим размеры площадки смятия:
б) Условие прочности на смятие:
;
Прочность на смятие обеспечена.
4.3 Коньковый узел
4.4 Центральный узел нижнего пояса
5. Расчет стыка нижнего пояса
Определение количества двухсрезных нагелей для прикрепления накладок к нижнему поясу.
,
проверим dнаг.
= 24 мм
толщина накладок
а > 6 dнаг.
= 6×2,4= 14,16 см, a=150 см
Тс
=50×с×dн
=50×20×2,4=2880 кг,
Та
=80×а×d н
=80×15×2,4=2880 кг,
Ти
=180×d н
2
+2а2
=180×2,42
+2×152
=1486,8 кг,
Список используемой литературы
1. ”Конспект лекций по деревянным конструкциям” Семенов К. В. - 2007 г.
2. Карлсен “Деревянные и пластмассовые конструкции”.
3. Кауфман “Деревянные конструкции”.