Расчет клеефанерной панели под рубероидную кровлю

Определение усилий осуществлялось методом теоретической механики – методом вырезания узлов. Расчётная схема представлена на рис. 5.1. Полученные усилия сведены в таблицу.

Рис.3.2.Расчётная схема фермы

Рис.3.4.Расчетные схемы загружения.

Таблица 3.1.

Усилия в элементах фермы при равномерно распределенной нагрузке.

3.4.Консруктивный расчет элементов фермы.

 Расчет верхнего пояса:

Выполняется клееным  из досок. Работает на сжатие с изгибом.

Рис.3.5. Схема фермы для расчета верхнего пояса.

где М_у - момент от внешней нагрузки в панели;f₀ – стрела выгиба панели

;  ;

;     .

Проверяем подобранное  сечение верхнего пояса:

1.  На прочность как сжато изгибаемый элемент.

;                        

;

;

- коэффициент, учитывающий влияние момента от нормальной силы.

 коэффициент продольного изгиба; 

;

2.  Проверка на устойчивость из плоскости действия момента.

; где  коэффициент продольного изгиба; .

;   ;;

Расчет нижнего пояса:

Работает на растяжение. Выполняется из парных уголков соединенных между собой с помощью прокладок. N_max=150.3 кН.

Подбор сечения нижнего пояса:

;

где расчетное сопротивление стали С255; γ_с-коэффициент условия работы.

По ГОСТу на равнополочные уголки принимаем уголок 50*5, F₁=4.8см²; F_Ф=9,6см²>7см².

Проверяем подобранное сечение.

1.  На прочность

;   

2.  На гибкость 

;           

предельная гибкость (т.20 СНиП «Стальные конструкции»),

;    .

Элементы решетки:

Работает на центральное сжатие и на центральное растяжение. Длина раскосов

; .

Подбор сечения сжатых элементов решетки ведется из условия обеспечения устойчивости, а растянутых из условия прочности.

Растянутые элементы решетки:

По сортаменту подбираем сечение 175*100

Проверяем на гибкость:

;  

;    .

Сжатые элементы решетки:

По сортаменту ;

Проверяем на гибкость:                 ;   

;    ; ;

Проверка на гибкость

;   

3.  Расчет узлов фермы.

4.1. Опорный узел.

1.  Расчет швов крепящих нижний пояс фермы к башмаку.

где U-усилие в крайней панели нижнего пояса, U=148.6 кН; 

катет шва; ;  ;

Принимаем ; расчетное сопротивление сварного углового шва срезу;

; коэффициент условия работы углового шва; ;  коэффициент условия работы, .

2.  Расчет торца верхнего пояса на смятие.

где О₁-сжимающие усилие в крайней панели верхнего пояса, О₁=167,5 кН.

; (h₁-величина подреза)

 Принимаем h₁=300 мм.

3.  Упорная пластина.

.

4.2. Коньковый узел.

Несущая способность болта определяется из условия смятия древесины под ним.

На изгиб

На смятие .

где d-диаметр узлового болта, принимаем d=24мм: a-толщина более тонкого элемента, а=80мм:

с-толщина наиболее толстого элемента, с=175мм: : n_ср-кол-во поверхностей среза, n=6.

4.3. Узел по нижнему  поясу.

Решается с помощью узлового болта, который работает на срез от равнодействующих усилий в раскосах.

Несущая способность болта из условий его среза

расчетное сопротивление болта срезу, :коэффициент условия работы, : n_s-кол-во условных поверхностей среза, n_s=4: А_bs-площадь среза.

5. Расчет деревянной стойки

Сбор нагрузок на раму. Нагрузки действующие на стойку показаны на рис. 5.1.

Рис.5.1. К определению расчетных усилий

в стойке

1. Ветровая нагрузка. Активная и пассивная составляющая ветрового давления:

где =0,38 кПа – нормативное значение ветрового давления (для III-го ветрового района), табл.5 [4]; к=0,5 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, (для типа местности В), табл.6 [4]; с_а= +0,8 и с_о= -0,5 – аэродинамические коэффициенты, прил.4 [4];

g_f=1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке, п.6.11 [4]; В=4 м – шаг рам.

2. Снеговая нагрузка. .

3. Постоянная нагрузка.

·  От собственного веса покрытия.  ;

где h_к – высота сечения стойки, принимается в пределах: b_к – ширина сечения стойки, принимается:

;

Стойку склеиваем и досок сечением 303175. Принимаем h_к=13.30=390 мм. b_к=175 мм.

·  От собственного веса остекления

·  От собственного веса стен.

Расчет колонны.

Стойка работает на сжатие с изгибом. Расчетная схема колонны показана на рис.5.2.

Рис. 5.2. Расчетная схема колонны.

Определение расчетных усилий сводится к определению N_зад, M_зад, Q_зад.

Эксцентриситет приложения силы от веса стен и остекления создают разгружающий момент, поэтому им пренебрегаем, тогда изгибающий момент у основания стойки будет равен:

Поперечная сила у основания стойки:

Проверка прочности по нормальным напряжениям. Проверим принятое сечение стойки на совместное действие нормальной силы и изгибающего момента:

где R_c=14 МПа - расчетное сопротивление древесины 2-го сорта сжатию, табл.3 [1]; m_б=0,96 – коэффициент, принимаемый по табл.7 [1]; m_сл=1 – коэффициент, принимаемый по табл.8 [1];

;  

так как l<70, то w определяется по формуле:

Расчет  на  устойчивость плоской формы деформирования производим по формуле:

где R_и=14 МПа – расчетное сопротивление древесины 2-го сорта изгибу, табл.3 [1];                     w - коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле:

так как l>70, то w определяется по формуле:

w_м – коэффициент, определяемый по формуле:

где к_ф=2,54- коэффициент принимаемый по табл.2 прил.4 [1].

Условие выполняется.

Проверка прочности клеевых швов на скалывание.

где

Прочность клеевых швов обеспечена.

6. Расчет опорного узла стойки.

Жесткое крепление стойки с фундаментом обеспечивается установкой анкерных болтов, работающих на растяжение. Усилие в анкерном болте:

где  

а - расстояние между анкерными болтами:

следовательно, анкерный болт не работает на растяжение.

Конструктивно принимаем по одному болту &20 с каждой стороны стойки