Проектирование лаборатории испытаний конструкций пролетом 24 метра, длиной – 90 метров. Определение усилий в элементах рамы

1. Исходные данные

Необходимо запроектировать лаборатория испытаний конструкций      пролетом 24 метра, длиной – 90 метров. Высота до низа несущих конструкций – 6 метров. В качестве несущих конструкций используются деревянные клееные арки, высота которых – 4 метра. Здание отапливаемое. Строительство осуществляется в городе Красноярске. Снеговая нормативная нагрузка – 1,5 кПа, ветровая – 0,38 кПа. Порода древесины – лиственница. Расчетное сопротивление грунта – 1,0 кгс\см².

Радиус верхнего пояса арки – 19,765 метра. Длина верхнего пояса арки – 25,52 метра.

Ширина ограждающей конструкции (клеефанерной панели):

В = (25,52\2 + 0,24)10 = 1,3 м.

Расчетная схема рамы показана на рисунке 1.1.

Система  связей показана на листе 1 чертежей.

.

Рис1.1 Расчетная схема рамы

2. План механического цеха

2.1. Продольный разрез

 

2.2. План перекрытий

3. Клеефанерный щит.

Конструкция коробчатого сечения состоит из фанерных обшивок, обвязки по контуру, продольных рёбер, при большой длине – поперечных ребер. Обшивку выполняют из фанеры повышенной водостойкости марки ФСФ или бакелизированной, ребра могут быть из досок, брусков, клееные, из фанерных швеллеров.

Минимальная толщина верхней и нижней обшивок соответственно 8 и 6 мм. Волокна наружных шпонов фанеры должны быть направлены вдоль оси панели, так лучше используется прочность фанеры и создается возможность стыковать фанерные листы на « ус » по длине. Ограниченность сортамента фанеры обуславливает ограничение ширины панели  (при максимальной ширине фанерного листа 1525 мм с учетом обрезки кромок для их выравнивания 20-25 мм).

Фанера по длине панели в сжатой обшивке « впритык » с тщательной приторцовкой и посадкой на клей, в растянутой – « на ус » или « впритык » с односторонней накладкой на клею. Под стыками фанеры, как и в торцах панели, ставятся поперечные рёбра. Размеры сечения досок для продольных ребер ( без учета припуска на фрезерование ) подбираются по сортаменту пиломатериалов. Толщина должна быть не менее 40 мм, что обусловлено технологией фрезерования. ширина доски равна высоте панели:

поперечные ребра имеют ту же толщину, что и продольные, а высоту на 2-3 см меньше ( для вентиляции утеплителя ), но не меньше толщины утеплителя. Толщина утеплителя определяется теплотехническим расчетом.

Количество продольных ребер определяется из условия прочности на изгиб поперек волокон наружных шпонов верхней фанерной обшивки при действии сосредоточенной расчетной нагрузки :

.

При этом считается, что действие сосредоточенной нагрузки распространяется на ширину 1 м. Учитывается сопротивление повороту в опорных сечениях обшивки со стороны ребер за расчетную схему принимаем балку с защемленными концами ( рис. 1. ).

Расчетная схема верхней обшивки.

Рис. 3.1.

По максимальному моменту определяется напряжение изгиба в верхней обшивке:

где  ;

- толщина фанерной обшивки.

–коэффициент условия работы для различных условий эксплуатации конструкций [2,п.3.2а].

 =1,2 – коэффициент условия работы для конструкций, рассчитываемых с учетом воздействия кратковременных нагрузок [ 2,п.3.2г ].

- расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек волокон наружных шпонов. [ 2, табл.10 ].

Из этого условия получаем формулу для определения расстояния между осями продольных ребер:

=86,45см назначаем а=64,5 см.

Количество ребер определяется по формуле:

где

Количество поперечных ребер равно числу стыков фанерных листов плюс два ребра по торцам панели ( рис. 3.2. ).

Клеефанерная панель.

Рис. 3.2.

Сбор нагрузок на панель.

Таблица 3.1.

№ п/п	Наименование элемента		Коэффициент перевода
1	Рулонный ковёр	0,13	1,1	0,143
2	Фанерная обшивка	0,169	1,1	0,186
3	Ребра каркаса продольные и поперечные	0,101	1,1	0,11
4	Прижимные бруски	0,027	1,1	0,0298
5	Утеплитель ( минераловатные плиты)	0,07	1,2	0,084
6	Гидроизоляция	0,01	1,2	0,012
	Итого:	0,507		0,5657
7	Снег ( г. Якутск III снеговой район )	1,3	1,6	2,08
	Всего:	1,807		2,65

Расчетная схема плиты – однопролетная шарнирно опертая балка пролетом:

.

Расчетная схема верхней обшивки – однопролетная, заделанная на опорах балка пролетом, равным расстоянию между продольными ребрами.

.

Расчетные усилия в сечениях плиты:

.

.

Местный момент в верхней обшивке от веса монтажника:

Геометрические характеристики панели. Расчетная ширина обшивок:

При

Общая ширина ребер:, высота сечения , высота ребра

Положение нейтральной оси:

Статический момент обшивки относительно нейтральной оси:

Приведенный к фанере момент инерции сечения:

Приведенный момент сопротивления:

Момент сопротивления фанеры:

Проверка верхней обшивки на устойчивость при изгибе при а = 58,5 см.

Напряжение сжатия в обшивке:

Проверка нижней обшивки на растяжение с учетом ослабления в стыке:

Проверка верхней обшивки на местный изгиб между ребрами:

Проверка клеевых соединений фанеры на скалывание:

Проверка ребер на скалывание:

Проверка прогиба:

.

4. Определение общих размеров фермы.

По заданию расчётный пролёт стропильной фермы