Каркас здания: Пояснительная записка к курсовому проекту по деревянным конструкциям, страница 2

Момент в этом сечении

Напряжение в обшивках в месте стыка

Усилие в стыке

Напряжение в клеевом шве

 <

Прочность стыков обеспечена.

5. Проверка сопротивления теплопередаче.

Согласно СниП II-А-62 должны быть соблюдены условия:

R_o>R_o^тр  и  R_o^’>R_o^тр,

где R_o – сопротивление плиты теплопередаче по сплошному сечению;

R_o^’ – то же по сечению в месте пустоты в утеплителе.

Расчетным является второй случай

 < 2.90

Сопротивление плиты теплопередаче обеспечено.

3. Статический расчет фермы

Нагрузки

Нормативная нагрузка от собственного веса ограждающих конструкций .

Расчетная нагрузка от собственного веса ограждающих конструкций .

Полный вес крыши, приходящийся на одну ферму, равен

,

где   s = 5,0 м –  расстояние между фермами;

Sа – длина элементов верхнего  пояса между центрами опорных узлов.

Полагая, что вес крыши равномерно распределяется между узлами, получим узловую нагрузку от собственного веса крыши, приложенную к узлам верхнего пояса

.

Нормативная снеговая нагрузка 3-го района составляет .

Расчетная снеговая нагрузка ,

приходящаяся на 1 ферму ,

приходящаяся на 1 узел верхнего пояса .

Собственный вес фермы со связями вычисляем по формуле

,

где  –  нормативный вес крыши, отнесенный         к плану покрытия;

 – коэффициент   собственного веса.

Расчетный вес фермы со связями:

.

На один узел приходится

.

Расчетные узловые нагрузки:

постоянная G = 2,712 + 1,502 = 4,214 кН;

временная P = 16,8 кН;

полная G + P = 21,014 кН.

Определение продольных усилий в стержнях фермы

Усилия в элементах фермы при одностороннем и полном загружениях, а также расчетные усилия в элементах  фермы приведены в табл. 3.1.

4. Расчет элементов фермы

4.1. Верхний пояс

Продольные усилия в панелях верхнего пояса колеблются в узких пределах: 151,3 – 195,01 кН. Кроме продольного усилия, на каждую па­нель в середине ее длины действует давление плит покрытия.

Наибольший изгибающий момент от местной нагрузки g возникает в панели ЕИЛ, где составляющая давления плит покрытия, перпендикулярная к оси верхнего пояса, имеет наибольшую величину (принимаем в дальнейших расчетах, что панель рас­положена горизонтально, так как cos a' = 0,992 » 1)

,

где  – расчетная нагрузка от собственного веса ограждающих конструкций;

 – расчетная снеговая нагрузка.

Продольное усилие в переломных узлах Б, Е и Л верхнего пояса прикладываем с эксцентриситетом е вниз от геометрической оси эле­мента. Тогда в этих узлах на концах элементов верхнего поя­са возникают отрицательные моменты М' = - Ne , а положительные моменты М₀ от местной нагрузки в се­редине панели умень­шаются. Если допус­тить, что над средней опорой И имеется шар­нир, то расчетный из­гибающий момент в се­редине панели опреде­лится по формуле

,

где   – коэффициент, учитывающий увеличение момента от действия продольной силы при деформации пояса.

Приравнивая этот момент отрицательному моменту, действующему в переломных узлах, получим условие равнопрочности верхнего пояса по концам и в середине его панелей

при М' = Ne и получим

.

В нашем случае  и N = - 151,3 кН.

Эксцентриситет приложения продольной силы N в узлах

Для получения этого эксцентриситета необходимо в переломных уз­лах скосить верхнюю часть сечения пояса на 2е » 6 см. Принимаем сечение пояса 15 х 20 см

; ; ;

; ;

.

Проверяем прочность верхнего пояса в плоскости фермы на внецентренное сжатие по формуле

<

где  – коэффициент условий работы на изгиб для брусьев со сторонами ³ 15 см.

Проверяем верхний пояс на устойчивость из плоскости фермы по формуле

,

где  – коэффициент продольного изгиба из плоскости фермы (считаем что ферма из плоскости раскреплена по всей длине плитами покрытия);

 – наибольшее усилие в верхнем поясе фермы из табли­цы расчетных усилий.

4.2. Нижний пояс

Вариант с деревянными накладками на болтах. Требуемую пло­щадь сечение нижнего пояса получим из расчета на растяжение

,

где  – коэффициент, учитывающий ориентировочно ослабление нижнего пояса нагелями;

 – коэффициент условий работы растянутых элементов,имеющих ослабления.

Принимаем сечение 15 х 20 = 300 > 266 см².

Сечение боковых накладок принимаем 2 х 10 х 20 см. Из условия размещения нагелей по накладкам в два продольных ряда определяем необходимый диаметр нагелей

, откуда

; принимаем .

Расчетную несущую способность одного среза нагеля в симметрич­ном соединении при а = 10 см и с = 20 см определяем по [1, табл. 17]

.

Необходимое количество двухсрезных нагелей

Фактический коэффициент ослабления сечения нижнего пояса

равняется коэффициенту, принятому в предварительном определении площади сечения пояса.

4.3. Стойки и раскосы

Сечения стоек и раскосов принимаем одинаковыми –12,5 х 15 см с площадью сечения . При этом для наиболее длинных элементов:

раскоса ЛК

<150;

;

стойки ИК

<150;

,

где r = 0,289×12,5 = 3,61 см – минимальный радиус инерции сечения.

Проверяем прочность этих элементов на продольный изгиб по фор­муле

:

раскоса ЛК

12,61 кН <

стойки ИК

21,01 кН <

Оставляем принятое сечение, исходя из условия обеспечения пре­дельной гибкости (), при котором

и

.

5. Расчет узловых соединений

5.1. Опорный узел

В опорном узле действуют усилия верхнего пояса  и нижнего пояса .

Нижний пояс присоединяем к узлу двумя деревянными накладками шириной , толщиной  и скрепляем их с нижним поясом нагелями из круглой стали

 (рекомендуется )

Расчетная несущая способность одного среза нагеля в          симметрич­ном соединении при а = 10 см и с = 20 см

.

Необходимое количество двухсрезных нагелей

Необходимую площадь сечения нетто натяжного устройства в ви­де четырех тяжей из круглой стали получим из условия прочности их на растяжение

и одного тяжа

,

что соответствует его диаметру ,

где  – коэффициент условий работы для черных болтов, ра­ботающих на растяжение;

 – коэффициент условий работы для болтов, работающих параллельно.

Вертикальные уголки рассчитываем исходя из нагружения их рав­номерно распределенной нагрузкой

при пролете

 и ,

где  и , равные 15 см и 20 см соответственно, – ширина и высота сечения нижнего пояса.

Требуемый момент сопротивления

.

Горизонтальные уголки рассчитываем на ту же равномерную на­грузку  при пролете

 и ,

Требуемый момент сопротивления

.

Для вертикальных и горизонтальных уголков принимаем сечение 100 х 63 х 8 с  > 22,2 см³.

5.2. Узел Л верхнего пояса

Продольное усилие верхнего пояса передается в узле через торец панели по площадке

.

На площадку действует усилие

Проверяем прочность площадки на смятие

150,07 кН <

где  – расчетное сопротивление смятию древесины сос­ны под углом .

Усилия от раскосов передаются в узле через центральный болт, диаметр которого принимаем .

Сочетания усилий в раскосах рассматриваем для двух возможных случаев загружения фермы:

1) собственный вес + снег слева

; ;

2) собственный вес+полная снеговая нагрузка

;