Расчет деревянной фермы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Целью выполнения курсового проекта является закрепление, углубление и обобщение теоретического материала, а также приобретение навыков практического применения методов расчета и конструирования при самостоятельном решении конкретной инженерной задачи.

Задачей курсового проекта является разработка проекта несущих конструкций каркаса здания и покрытия, выполненных с использованием древесины.

1. Исходные данные

1. Шифр - 018;

2. Схема основной несущей конструкции здания - однопролетное производственное здание

3. Основные размеры здания:

L = 18 м - пролет,

H = 7,8 м - высота,

В = 4 м - шаг основных конструкций;

4. Район строительства - г. Москва,

Расчетная нагрузка от веса снегового покрова - 180 кг/м²,

Нормативная нагрузка от напора скоростного ветра - 23 кг/м²;

5. Тепловой режим здания - теплый;

6. Сечение стоек каркаса - брусчатая составная стойка;

7. Тип конструкции покрытия - беспрогонное покрытие.

8. Длина здания - 11B = 114,0 = 44,0 м.

2. Конструирование и расчет несущих элементов покрытия

В качестве основного несущего элемента покрытия производственного здания принимаем утепленную клеефанерную панель покрытия под рулонную кровлю с температурно-влажностными условиями эксплуатации А2. Место строительства - г. Москва.

Утеплитель - заливочный фенолформальдегидный пенопласт ФРП-1 (у = 80 мм, с= 40 кг/м³) по ГОСТ 20907-75.

Пароизоляция - полиэтиленовая пленка толщиной 0,2 мм.

Воздушная прослойка над утеплителем - вентилируется вдоль панели.

Материалы панели: древесина - сосна 2 сорта плотностью с =500 кг/м³; фанера марки ФСФ сорта В/ВВ плотностью с = 700 кг/м³.

Класс ответственности здания II, следовательно, г_n = 0,95.

2.1 Выбор конструктивной схемы

Принимаем ребристую панель размерами в плане 1498x3960 мм, имеющую четыре продольных ребра (рис. 1).

Рис. 1. Клеефанерная панель покрытия

1 - фанерные обшивки; 2 - поперечные ребра; 3 - продольные ребра; 4 - соединительные бруски; 5 - утеплитель

Листы фанеры длиной 1525 мм стыкуются на «ус» посередине панели. Поперечные ребра располагаются в торцах панели и в месте стыка фанерных обшивок.

Обшивки принимаем наименьшей допустимой толщины: верхнюю и нижнюю - из семислойной фанеры толщиной 8 мм.

Для ребер каркаса принимаем по сортаменту (ГОСТ 24454-80Е) доски сечением 125 мм. После острожки кромок, согласно ГОСТ 7307-75, высоту ребер принимаем:

h_p = 125 - 8 = 117 мм.

Высота сечения панели: h = 117 + 8 + 8 = 133 мм.

В этом случае , находится в пределах допустимых значений.

2.2 Расчет клеефанерной панели

Полное расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия определяется по формуле 5 [2]:

S = S_gм,

где S_g - расчетное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое в соответствии с п. 5.2 по данным табл. 4* [2];

м - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие, принимаемый в соответствии с пп. 5.3 - 5.6 [2].

При уклоне кровли б = 18,26° коэффициент м = 1.

Нормативное значение снеговой нагрузки S_о определяется умножением расчетного значения на коэффициент 0,7 согласно п. 5.7 [2].

Сбор нагрузок на 1 м² покрытия представлен в табл. 1.

Таблица 1. Сбор нагрузок на 1 м² покрытия

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кг/м2	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кг/м2
Рулонный мягкий ковер	9,0	1,3	11,7
Фанера (0,008х2) х700	11,2	1,1	12,3
Продольные ребра каркаса 4х (0,046х0,117) х500х (1/1,5)	7,2	1,1	8,0
Поперечные ребра каркаса 4х (0,046х0,117) х500х (1/3,96)	2,7	1,1	3,0
Соединительные бруски 2х (0,046х0,058) х500х (1/1,5)	1,8	1,1	2,0
Утеплитель-пенопласт ФРП-1 0,08х (1,5-6х0,046) х (3,96-4х0,046) х40х (1/(1,5х3,96))	2,5	1,2	3,0
Постоянная нагрузка	34,4		40,0
Снеговая нагрузка	126,0		180,0
Полная нагрузка	160,4		220,0

Нагрузки на погонный метр ширины панели:



Рис. 2 К расчету клеефанерной панели

а) - поперечное сечение панели;

б) - приведенное двутавровое поперечное сечение панели

1 - продольные ребра; 2 - фанерные обшивки

Расчетный пролет панели:

Геометрические характеристики поперечного сечения клеефанерной панели (см. рис. 2, а):

Тогда приведенная ширина обшивки:

Расчет панели производится по приведенным к фанере геометрическим характеристикам:

Приведенная площадь сечения:

Расстояние от нейтральной линии до центра тяжести нижней и верхней обшивки:

Моментом инерции обшивок относительно собственной оси, и моментом инерции деревянных ребер относительно нейтральной оси при практических расчетах можно пренебречь.

Приведенный момент инерции относительно центра тяжести сечения:

2.3 Проверка панели на прочность

Расчетный изгибающий момент в середине пролета:

Напряжение в растянутой нижней обшивке:

Проверка устойчивости верхней сжатой обшивки:

При расстоянии между ребрами в свету 40,8 см и толщине фанеры = 0,8 см:

тогда

Проверка на скалывание по шву в местах сопряжения обшивок с ребрами. Поперечная сила на опоре:

Статический момент верхней обшивки относительно центра тяжести сечения:

Скалывающие напряжения в клеевом слое:

Прогиб панели от нормативной нагрузки 2,41 кг/см равен:



3. Расчет и конструирование основной несущей конструкции

В качестве основной несущей конструкции принимаем треугольную ферму с растянутыми раскосами пролетом L = 18 м для покрытия отапливаемого здания производственного назначения с температурно-влажностными условиями эксплуатации А2.

Материалы фермы: сосновые доски с влажностью не более 12% и сталь марки 09Г2С. Шаг расстановки ферм B = 4 м.

Класс ответственности здания II, г_n = 0,95.

3.1 Выбор конструктивной схемы

Принимаем треугольную четырехпанельную ферму с растянутыми раскосами (рис. 3). Высота фермы: f = L/6 = 18/6 = 3 м.

Рис. 3. Геометрическая схема фермы

Уклон кровли:

Длина одной панели верхнего пояса:



Длина раскоса:

Длина стойки:

Длина панелей нижнего пояса:

3.2 Статический расчет фермы

Нагрузки, приходящиеся на 1 м² плана здания, приведены в табл. 2.

Таблица 2. Подсчет нагрузок на 1 м² плана здания

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кг/м2	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кг/м2
Рулонный мягкий ковер	9,0	1,3	11,7
Фанера (0,008х2) х700	11,2	1,1	12,3
Продольные ребра каркаса 4х (0,046х0,117) х500х (1/1,5)	7,2	1,1	8,0
Поперечные ребра каркаса 4х (0,046х0,117) х500х (1/3,96)	2,7	1,1	3,0
Соединительные бруски 2х (0,046х0,058) х500х (1/1,5)	1,8	1,1	2,0
Утеплитель-пенопласт ФРП-1 0,08х (1,5-6х0,046) х (3,96-4х0,046) х40х (1/(1,5х3,96))	2,5	1,2	3,0
Постоянная нагрузка	34,4		40,0
g/cos18,42є	36,3		42,2
Собственный вес фермы	12,5	1,1	13,8
Снеговая нагрузка	126,0		180,0
Полная нагрузка	174,8		236,0

Собственный вес фермы со связями:

Расчетная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции верхнего пояса фермы:

- от собственного веса покрытия:

- от снега:



Рис. 4. Расчетная схема фермы

Расчетные узловые нагрузки:

- в узлах А:

постоянная -

от снега -

где - длина горизонтальной проекции панели;

- в узлах В и Б:

постоянная -

от снега -

Ветровая нагрузка на ферму не учитывается.

Определение расчетных усилий. Продольные усилия в элементах фермы определяем при двух комбинациях нагрузок:

1-я комбинация - постоянная нагрузка и снеговая на всем пролете;

2-я комбинация - постоянная нагрузка и снеговая на половине пролета.

Усилия от постоянной и временной нагрузок для обоих комбинаций находятся умножением усилий от единичной нагрузки на грузовые коэффициенты G и P (табл. 3).

Расчетные продольные усилия в элементах фермы находятся как суммарные от наиболее невыгодного сочетания усилий от постоянной нагрузки плюс усилия от снега справа, слева или на всем пролете.

Определяем усилия от единичной нагрузки в стержнях фермы методом вырезания узлов. Равномерно распределенную нагрузку, расположенную на середине пролета, приводим к сосредоточенным силам в узлах фермы (см. рис. 5).

Рис. 5 Расчетная схема

- стержень сжат,

- стержень растянут.

- стержень сжат,

- стержень сжат.

- стержень растянут

стержень растянут



- стержень сжат,

- стержень растянут.

- стержень сжат,



Проверка:

В узле В делаем проверку найденных усилий.

Таблица 3. Расчетные усилия в элементах фермы (кг)

Элементы	Усилия от единичной нагрузки	Усилия от собств. Веса G = 968 кг	Усилия от Р = 3240 кг	Расчетные усилия
	слева	справа	на всем пролете		слева	на всем пролете	при снеге слева	при снеге на всем пролете
АБ	-3,3	-1,65	-4,95	-4792	-10692	-16038	-15484	-20830
БВ	-2,98	-1,65	-4,63	-4482	-9655	-15000	-14137	-19482
АГ	3,1	1,55	4,65	4502	10044	15066	14546	19568
ГГ'	1,49	1,49	2,98	2885	4828	9655	7713	12540
БГ	-0,95	0	-0,95	-920	-3078	-3078	-3998	-3998
ГВ	1,65	0,2	1,85	1790	5346	5994	7136	7784
Опорная реакция	1,5	0,5	2	1936	4860	6480	6796	8416

3.3 Расчет элементов фермы

Верхний пояс.

Узлы верхнего пояса выполняются с лобовым упором элементов. Расчет элементов ведем по схеме сжато-изгибаемого стержня. Расчетный пролет l = 474 см. Подбор сечения проводим по расчетным усилиям от 1-й комбинации нагрузок:

- продольное усилие в стержне: N_АБ = 20 830 кг;

- изгибающий момент от внешней местной нагрузки:

Для уменьшения момента от внешней нагрузки M_g узлы верхнего пояса фермы конструируются внецентренно с передачей продольных усилий в стержнях с отрицательным эксцентриситетом, благодаря чему в элементах создается разгружающий момент М_е = N·е. Оптимальную величину эксцентриситета е находим из условия равенства напряжений в сечении элемента по середине и по краям панели:

где коэффициентом о задаемся ориентировочно, о = 0,5.

Эксцентриситет создается в элементах смещением центра площадок смятия в узлах вниз от геометрической оси верхнего пояса на величину е, что конструктивно достигается устройством врезок в торцах элементов на глубину 2е от верхней грани. Принимаем эксцентриситеты в узлах верхнего пояса одинаковыми и равными е = 8 см.

Принимаем верхний пояс из бруса шириной b = 20 см. Определяем требуемые минимальные размеры торцовых площадок смятия в узлах фермы:

- в опорном и коньковом узлах (смятие древесины происходит под углом б - б₁ = 18° к направлению волокон):

где

- в промежуточном узле (смятие древесины вдоль волокон):

Тогда требуемая высота бруса верхнего пояса фермы:

принимаем h = 25 см,

откуда

Проверяем принятое сечение.

Геометрические характеристики:

Гибкость элемента в плоскости фермы:

Коэффициент продольного изгиба:

Расчетный изгибающий момент:

Коэффициент:

Максимальные нормальные напряжения:

- в середине пролета:

- по краям панели:

где

Устойчивость верхнего пояса из плоскости фермы обеспечена щитами покрытия.

Растянутые элементы.

Расчетные усилия в элементах:

АГ - N_АГ = 19568 кгс;

ГГ' - N_ГГ' = 12540 кгс;

ГВ - N_ГВ = 7784 кгс.

Проектируем растянутые элементы из двух круглых тяжей. Требуемая площадь сечения элемента АГ:

Требуемый диаметр одного тяжа определяем из формулы:

где m_а = 0,8 - коэффициент, учитывающий ослабление сечения резьбой, согласно п. 3.4 СНиП II-25-80 [1];

m = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерную работу двойных тяжей по п. 3.4 СНиП П-25-80.



Все элементы принимаем из двух стержней следующих диаметров:

- нижний пояс у опор - d = 30 мм;

- средний элемент нижнего пояса - d = 24 мм;

- раскос - d = 18 мм.

Для уменьшения провисания нижнего предусматриваем подвеску из тяжа d = 10 мм.

Диаметры петель для присоединения тяжей к промежуточным узлам нижнего пояса по условию равнопрочности принимаем:

- для нижнего пояса у опор - d_n = 30 мм;

- для среднего элемента нижнего пояса - d_n = 24 мм;

- для раскоса - d_n = 18 мм.

Тяжи среднего элемента нижнего пояса расположены вплотную друг к другу и сварены между собой по длине через 1 м. В других элементах тяжи сводятся вплотную на расстоянии 1 м от промежуточных узлов нижнего пояса.

Стойка

Расчетное усилие: N_БГ = 3998 кг, расчетная длина l = 1,58 м.

Принимаем по сортаменту сечение стойки 200х75 мм. Проверяем принятое сечение:

- из условия смятия подбалки поперек волокон под торцом стойки:

- на устойчивость в плоскости фермы:



3.4 Расчет и конструирование узловых соединений

Опорный узел (см. графическую часть).

Расчетные усилия:

N_АБ = 20830 кг,

N_АГ = 19568 кг,

R_А = 8416 кг.

Требуемая длина горизонтальной площадки опирания из условия смятия обвязочного бруса поперек волокон при:

определяется по формуле

Принимаем l_гор =18 см.

Для создания горизонтальной опорной площадки используем подушку сечением 200 х 200 мм длиной 550 мм со стеской горизонтальной площадки 180 мм. Подушка врезается в брус верхнего пояса на глубину 90 мм, что обеспечивает требуемый эксцентриситет и достаточную площадь смятия торца 9 см >h_см = 8,26 см.

Проверяем длину подушки по скалыванию вдоль ее длины:



где - расчетное сопротивление древесины скалыванию.

Подушка крепится к брусу двумя парами болтов d = 18 мм.

Нижний пояс присоединяется к опорному узлу траверсой, сваренной из швеллера №10 со стенкой, усиленной листом толщиной 10 мм, и листа размером 20х160 мм. Ширина листа обеспечивает требуемый размер высоты площадки смятия торца верхнего пояса (подушки), равный h_см = 8,26 см. Траверса рассчитывается на изгиб с расчетным пролетом, равным расстоянию между ветвями нижнего пояса l_тр = 20 + 2 (3,2 + 1,4) = 30 см.

Расчетный момент:

Геометрические характеристики сечения:

- площадь сечения:

F = 10+ 10,9 + 32 = 52,9 см²;

- положение центра тяжести:

- момент инерции сечения:

J = 22,4 + 20,9·2,98² + 32·2,02² = 337,4 см⁴ (22,4 см⁴ - момент инерции швеллера с листом);

- минимальный момент сопротивления:



Нормальные напряжения:

где R_y = 3300 кг/см² - расчетное сопротивление стали 09Г2С изгибу по пределу текучести.

Проверяем на изгиб лист траверсы при давлении от усилия в нижнем поясе:

где 16 см - длина листа траверсы.

Изгибающий момент для полосы среднего участка шириной 1 см при пролете 10 см и защемленных концах:

то же, для консольного участка вылетом 1_к = 3 см:

Требуемая толщина плиты:



принимаем 10 мм.

Рассчитываем сварные швы для крепления швеллера к листу. Длина траверсы 40 см. Требуемая высота шва:

принимаем швы максимально возможной высоты h_шв = 5 мм.

Крепление фермы к обвязочному брусу производится болтами d = 18 мм с помощью уголков 80х80x8 мм.

Узел нижнего пояса (см. графическую часть).

Расчетные усилия:

N_АГ = 19 568 кг;

N_ГГ' = 12 540 кг;

N_БГ = 3 998 кг.

Фасонки в узле выполнены из листовой стали д = 10 мм с отверстиями для точеных валиков. Элементы нижнего пояса и раскос крепятся в узле с помощью петель, диаметры которых рассчитаны выше.

Расчетный пролет валиков:

l_в = 2,8 + 10 = 3,8 см.

Расчетный момент в валиках для крепления горизонтальных тяжей (по максимальному усилию):

Требуемый диаметр валиков:

Принимаем d_в = 42 мм.

Проверяем принятый диаметр валика:

- на срез:

где R_bs - расчетное сопротивление металла валика срезу;

- на смятие фасонки:

где R_lp - расчетное сопротивление проката смятию в цилиндрических шарнирах.

Аналогично подбираем валик d = 24 мм для крепления раскоса.

Наименьшая ширина фасонок в месте ослабления отверстиями:

Принимаем по конструктивным соображениям:

Принимаем

Минимальная длина сварных швов h_ш = 8 мм для крепления петель к тяжам из двух круглых стержней:

принимаем l_шв = 10 см.

Так как в стойке возникают только сжимающие усилия, упираем ее в уголок 125х90х8 мм, приваренный к фасонкам, и крепим двумя болтами d = 12 мм.

Промежуточный узел верхнего пояса (см. графическую часть).

Усилия от одного элемента верхнего пояса на другой передаются лобовым упором торцов через площадки смятия, высота которых h_тр = h - 2·е = 25 - 2·e = 9 см, что превышает требуемую. Стык в узле перекрывается двумя деревянными накладками сечением 150х75 мм длиной 72 см на болтах d = 12 мм, которые обеспечивают жесткость узла из плоскости.

Усилие от стойки передается на верхний пояс через торец упором. Накладки из брусков сечением 75х200 мм длиной 520 мм и болты d = 10 мм принимаются конструктивно.

Коньковый узел (см. графическую часть).

Расчетные усилия:

N_БГ = 19 482 кг,

N_ГВ = 7784 кг.

Усилия от одного элемента на другой передаются лобовым упором через дубовый вкладыш сечением 100х100 мм длиной 200 мм. Размеры дубового вкладыша принимаются таким образом, чтобы конструкция узла обеспечивала требуемый размер площадок смятия торца вкладыша - 100 мм > 88,3 мм, пересечение линий действия усилий во всех элементах в одной точке с расчетным эксцентриситетом е = 80 мм и размещение траверс для крепления раскосов.

Траверсы устраиваются из швеллера №8 со стенкой, усиленной листом толщиной 8 мм, и листа размером 10х100 мм. Расчет их с определением геометрических характеристик сечения производится так же, как траверсы в опорном узле. Расчетный изгибающий момент в траверсе:

Геометрические характеристики сечения:

- площадь сечения:

F = 4 + 8,98 + 10 = 23 см²;

- положение центра тяжести:

- момент инерции сечения:

J = 12,8 + 13·1,17² + 10·1,52² = 53,8 см⁴,

где 12,8 см⁴ - момент инерции швеллера с листом;

- минимальный момент сопротивления:

Нормальные напряжения:

Проверяем на изгиб лист траверсы при давлении:



где 10 см - длина листа траверсы.

Принимая концы защемленными, определяем изгибающий момент в полосе шириной 1 см среднего участка при пролете 8 см по формуле:

Требуемая толщина листа:

принимаем = 8 мм.

Швеллер и лист свариваются между собой (шов h = 5 мм).

Лист имеет корытообразную форму и является общим для обеих траверс. К нему двумя болтами d = 12 мм крепится дубовый вкладыш и вертикальная подвеска из круглого стержня d = 12 мм.

По аналогии с опорным узлом в коньковом узле используем подушки сечением 200х240 мм длиной 550 мм с врезкой их в брусья верхнего пояса на глубину 90 мм. Лист траверсы - шириной 100 мм обеспечивает необходимый размер площадки смятия торца подушки - 100 мм > h_см = 88,3 мм.

Для укладки щитов покрытия по коньку с обеих сторон верхнего пояса выпускаются парные накладки сечением 75х100 мм длиной 650 мм с врезкой друг в друга в коньке в полтолщины с прокладкой между ними. Накладки крепятся к брусьям верхнего пояса болтами d = 16 мм и вместе с корытообразным листом траверсы обеспечивают жесткость узла из плоскости фермы.

4. Расчет и конструирование основной стойки каркаса

4.1 Сбор нагрузок, действующих на стойку

Основными нагрузками для стоек являются постоянные (вес покрытия, вес несущей конструкции покрытия, собственный вес стойки), временные (вес снега) и кратковременные (ветровая) нагрузки (рис. 5).

Рис. 5. Расчетная схема поперечника здания

В табл. 4 представлены данные о равномерно распределенных вертикальных нагрузках, действующих на стойку.

Таблица 4. Сбор нагрузок. Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м²

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кг/м2	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка, кг/м2
Рулонный мягкий ковер	9,0	1,3	11,7
Фанера (0,008х2) х700	11,2	1,1	12,3
Продольные ребра каркаса 4х (0,046х0,117) х500х (1/1,5)	7,2	1,1	8,0
Поперечные ребра каркаса 4х (0,046х0,117) х500х (1/3,96)	2,7	1,1	3,0
Соединительные бруски 2х (0,046х0,058) х500х (1/1,5)	1,8	1,1	2,0
Утеплитель - пенопласт 0,08х (1,5-6х0,046) х (3,96-4х0,046) х40х (1/(1,5х3,96))	2,5	1,2	3,0
Постоянная нагрузка	34,4		40,0
g/cos18,42є	36,3		42,2
Собственный вес фермы	12,5		13,8
Снеговая нагрузка	126,0		180,0
Полная нагрузка	174,8		236,0

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m на высоте Н над поверхностью земли определяется по формуле 6 [2]:

w_m = w₀ kс,

где w₀ - нормативное значение ветрового давления (см. п. 6.4 [2]);

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (см. п. 6.5 [2]);

c - аэродинамический коэффициент (см. п. 6.6 [2]).

Нормативное значение ветрового давления w₀ = 23 кг/м² для г. Москва, принимается по табл. 5 [2].

Коэффициент k определяется по табл. 6 [2] в зависимости от типа местности. Принимаем тип местности В (городская территория).

Значения с₁ и с₂ принимаются по прил. 4 п. 3 [2].

Расчетные погонные нагрузки от ветра:

где y_f = 1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принятый по п. 6.11 [2].

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки на уровне верха стойки:



где h_pиг - высота несущей конструкции (ригеля) покрытия над стойкой.

Неизвестная реакция определяется по формуле:

4.2 Расчет брусчатой составной стойки

Задаемся размерами сечения стойки, исходя из предельной гибкости л = 120.

Принимаем b х h = 175 х 500.

Собственная масса стойки, исходя из принятого сечения:

Постоянная нагрузка на стойку от ригеля равна:

Постоянная нагрузка на стойку, включая собственную массу:

Временная (снеговая) нагрузка на стойку:

Суммарная вертикальная нагрузка:

Изгибающий момент у основания стойки:

Поперечная сила у основания левой стойки:

Для того чтобы вычислить гибкость составного элемента, необходимо определить гибкость всего элемента относительно оси У-У, которая определяется по расчетной длине элемента l₀ = м₀H = 2,27,8 = 17,16 м без учета податливости:

Коэффициент приведения гибкости определяем по формуле 12 СНиП II-25-80:

где n_ш - расчетное количество швов в элементе;

n_с - расчетное количество срезов связей в одном шве на 1 м элемента;

k_с - коэффициент податливости соединений, определяемый по табл. 12 СНиП II-25-80.

Т.к. стойка работает на сжатие с изгибом, то для болтов:

Гибкость составной стойки:

тогда

Гибкость стойки превышает допустимую на 2,5%, что меньше 5%, поэтому сечение стойки не меняем.

Гибкость составной стойки должна быть не более гибкости л₁ отдельных ветвей, определяемой по формуле 13 СНиП II-25-80. Определяем момент инерции брутто поперечных сечений отдельных ветвей относительно собственных осей, параллельных оси У-У:

Площадь брутто сечения стойки:

F_6p = bh = 17,550 = 875 см².

Тогда

Коэффициент продольного изгиба должен быть определен с учетом приведенной гибкости:

Расчетное сопротивление древесины 2 сорта с учетом особых условий равно:

Тогда коэффициент составит:

Коэффициент, учитывающий податливость связей, определяем по табл. 13 СНиП II-25-80: k_w = 0,85.

- площадь нетто:

- момент сопротивления нетто:

Проверка прочности сжато-изгибаемой стойки по ослабленному сечению:



Количество болтов скрепляющих ветви стойки:

где S_бр - статический момент сопротивления брутто;

Несущая способность болта d = 20 мм определяется под формулам табл. 17 СНиП II-25-80, с учетом ветровой нагрузки m_н = 1,2:

Принимаем 13 болтов в два ряда.

Устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемой стойки проверяется по формуле 33 СНиП Н-25-80:

где

4.3 Расчет крепления брусчатой стойки к фундаменту

Анкерные полосы и металлические накладки принимаем одинаковой толщины: = 8 мм. Тогда размеры сжатой и растянутой зон составят:

Максимальное растягивающее усилие, возникающее в анкерной полосе, и сжимающее усилие, возникающее в основании сжатой ветви стойки, составят:

где

Проверка на смятие сжатой ветви стойки:

Для дальнейших расчетов зададимся углом наклона тяжей к наружной кромке стоек б = 45°. Тогда усилие, возникающее в тяжах:



Диаметр тяжей из стали марки 09Г2С определяем исходя из расчета на прочность центрально растянутых элементов по формуле:

где R_y - расчетное сопротивление стали растяжению по пределу текучести,

R_y = 1850 кг/см² по табл. 60 СНиП П-23-81;

г_с - коэффициент условий работы;

г = 0,9 - по табл. 6 СНиП П-23-81.

Требуемый диаметр тяжа:

Принимаем по сортаменту тяж диаметром 20 мм.

Длину сварного шва определяем из условия расчета на срез по металлу шва:

где в_f - коэффициент, принимаемый по табл. 34 СНиП П-23-81, в_f = 0,7;

k_f - катет шва, принимаем k_f = 5 мм;

l_w - длина шва, принимаемая меньше его полной длины на 10 мм.

R_wf - расчетное сопротивление угловых швов срезу (условному) по металлу шва, R_wf = 2000 кг/см² по табл. 56 для электрода типа Э46А и стали марки 09Г2С;

г_w/ - коэффициент условий работы шва, г_w/ = 0,85.

Требуемая длина сварного шва:

Принимаем длину шва по 4 см с каждой стороны.

Определяем количество глухарей необходимых для крепления анкерных полос и металлических пластин к стойке. Принимаем глухари диаметром d = 1,6 см, длиной l = 15 см. Несущую способность глухаря определяем по формулам табл. 17 СНиП II-25-80 с учетом ветровой нагрузки m_н = 1,2:

где

Необходимое количество глухарей:

Принимаем 8 глухарей диаметром 16 мм, длиной 150 мм.

5. 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.

Таблица 5. Тактика защитной обработки конструкций

Условия эксплуатации по [1]	Обрабатываемая поверхность	Способ обработки	Защитные составы
	Поверхность несущих элементов	Нанесение влагозащитного лакокрасочного	Пентафелевая эмаль ПФ-115. Алкидно-карбамидная эмаль МИ-181, Уретаново-алкидная эмаль УРФ №1128
А2, A3, БЗ	Места соприкасания несущих деревянных элементов с бетоном, камнем, металлом	Нанесение тиоколовых мастик или герметиков с последующей гидроизоляцией рулонным материалом	Гиоколовая мастика АМ-05; тиоколовые герметики У-30М, УТ-32
	Деревянные прокладки и другие несущие элементы, соприкасающиеся с бетоном, камнем, металлом	Пропитка в холодных ваннах с предварительным нагреванием и последующей гидроизоляцией рулонным материалом, допускается нанесение паст с последующей гидроизоляцией рулонным материалом	Фтористый натрий технический. Паста марки 200
А2, A3, БЗ	Поверхность дощатой или фанерной обшивки панелей стен, покрытий и подвесного потолка внутри помещений	Нанесение влагозащитного лакокрасочного покрытия	Пентафталевая эмаль ПФ-115, алкидно-карбимидная эмаль МИ-181, уретаново-алкидная эмаль УРФ-1128
A3, БЗ	Наружная поверхность дощатой или фанерной обшивки панелей стен, подвергающаяся атмосферному воздействию	То же	Пентафталевая эмаль ПФ-115, перхлорвиниловая эмаль ХВ-5169, поливинилхлорид-ная эмаль ХВ-110, ХВ-1100, ХВ-124, УРФ-1128
А2, A3, БЗ	Внутренняя поверхность дощатой или фанерной обшивки стен, покрытий и подвесного потолка, а также наружная поверхность дощатой или фанерной обшивки панелей под рулонным ковром.	Поверхностная обработка	Тетрафторсорбат аммония, состав ДСК-И с кремний-фтористым аммонием ХБМ-444

6. 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.

7. 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.

Список использованной литературы

клеефанерный панель каркас несущий

1. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования/ Госстрой СССР. - М. ГУП.ЦПП. 2000 г.;

2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.-М., 2002 г.;

3. СНиП II-23-81*. Стальные конструкции. Нормы проектирования/ Госстрой СССР, 1990 г.;

4. Конструкции из дерева и пластмасс. Примеры расчета и конструирования. Под. ред. В.А. Иванова. Киев, 1981.;

5. Шишкин В.Е. примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс. М., 1974.;

6. Улицкая Э.М., Бойжемиров Ф.А., Головина В.М. Расчет конструкций из дерева и пластмасс. Курсовое и дипломное проектирование: Учебное пособие для строительных ВУЗов. М.: Высшая школа, 1996.;

7. Арленинов Д.К., Буслаев Ю.Н., Игнатьев В.П. Деревянные конструкции. Примеры расчета и конструирования: Учебное пособие. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006.;

8. Галимшин Р.А. Примеры расчета и проектирования конструкций из дерева и пластмасс. Учебное пособие. КГАСА, 2002.;

9. Шмелёв Г.Н. Деревянные конструкции: учеб. пособие для студентов вузов. Казань: КГАСУ, 2011. - 172 с.

Размещено на Allbest.ru