Проектирование поперечной ломано-клееной рамы (стр. 2 из 5)

Нормативная нагрузка от веса панели покрытия: q^н=0,739 кН/мг. Нормативное значение собственного веса рамы из эмпирической формулы:

=14°-уклон ригеля;

S_н = 1,26 кН/м²- нормативная снеговая нагрузка;

S_o-нормативное значение веса снегового покрова на 1 м² покрытия для данного района.

- коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытия . =1.

K_св=7 коэффициент собственного веса рамы (5-7).

Таблица 3.1

Наименование	Нормативная нагрузка (кН/м2)	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка (кН/м2)
Панель покрытия qн/ сosά	0,76	1,1	0,84
Собственный вес рамы	0,31	1,1	0,341
Итого постоянная:g	1,07	-	1,18
Снеговая нагрузка S	1,26	1,6	1,8
Ветровая нагрузка W	Не учит.	-	-
Полная q	2,33	-	2,98

Расчетная нагрузка на 1 м горизонтальной проекции рамы:

Постоянная: q=(q^н+q^c)∙l=(1,18+0,31)∙3.3=4.92 кН/м²;

Снеговая:

1.8∙3.3=5.94 кН/м²;

Ветровая:

Может не учитываться, поскольку благодаря откосу ветра на кровле она не увеличивает усилия в элементах рамы.

Полная:

кН/м²;

3.2 Геометрические размеры рамы

Геометрический расчет оси левой полурамы в прямоугольных координатах с началом в центре опоры (рис. 3.1.).

Рама имеет следующие размеры:

Пролет – L=22м, длина полупролета – L/2=22/2=11м;

Высота рамы в коньке – f = 8м;

Уклон ригеля – 1:4;

Высота рамы в карнизе по внешнему габариту

; м.

Поперечное сечение стоек и ригелей – прямоугольное с постоянной шириной b = 140 мм, полученной после фрезеровки досок шириной 150 мм (ГОСТ 24454-80*) и переменной высотой.

Соединение ригеля и стойки в карнизном узле выполняются с помощью зубчатого клеевого шипа по всему сечению (рис. 3.1).

Рис. 3.1 - Общий вид рамы

Ригель и стойка изготовляются путем распиловки прямоугольных пакетов, склеенных из сосновых досок толщиной 33 мм (после фрезерования досок толщиной 40 мм).

Предварительно принимаем сечение в карнизном узле из 40 слоев по 33 мм, т.е. h_у = 40·33 = 1320 мм, что составляет около l/17 и соответствует общепринятым допускаемым пределам

[1].

В пяте стойки рамы принимаем высоту сечения h_п≥ 0,4h_y, а в коньке h_к ≥ 0,3h_y, [5].

Принимаем h_п = 17·33 = 561 мм > 0,4h_y = 0,4·1320 = 528 мм.

h_к = 13·33 = 429 мм > 0,3h_y = 0,3·1320 = 396 мм [6],

Высота биссектрисного сечения рамы

,

где

.

Определяем остальные размеры рамы.

Обозначим высоту между внешним и внутренним биссектрисным сечением буквой «а», тогда это расстояние будет равно:

; м.

Обозначим расстояние по высоте между внешней точкой карнизного узла и серединой конькового узла у', тогда

м.

Если обозначить расстояние по высоте между серединами карнизного и конькового узлов через букву «с», будем иметь:

м.

Для расчета рамы нам необходимо определить координаты середины биссектрисного сечения у и х, которые равны:

м,

м,

тогда длина стойки по осевой линии

м,

длина ригеля по осевой линии

м,

где

м.

Угол наклона осевой линии ригеля к горизонтали у = 9º30' из соотношения

.

Стрела подъема рамы расчетного сечения (по осевой линии)

м.

Расчетный пролет рамы:

м.

С учетом предварительно принятых размеров элементов рам получим геометрическую схему, приведенную на рис. 3.2.

Рис. 3.2 - Геометрическая схема рамы

3.3 Статический расчет рамы

Максимальные усилия возникают в карнизном узле рамы при действии полной расчетной нагрузки (постоянной и временной) по всему пролету рамы: q = 10,86 кН/м.

Опорные реакции:

Вертикальные

кН

Горизонтальные - (распор)

кН.

На рис. 3.2 представлен карнизный узел, в котором определяем расчетные усилия.

Усилия в расчетном сечении 1-1 (х = 0,3795 м; у = 4,406 м) по оси биссектрисы карнизного узла (рис. 3.2).

Изгибающий момент

кН·м

Продольная сила:

где φ=(90⁰+14⁰02`)/2; sin φ = 0,788; cos φ = 0,616.

Тогда

N_I-I = (116,42 -10,86·0,3795)·0,788 + 80,14·0,616 = 137,857 кН.

Рис. 3.3 - Карнизный узел ломано-клееной рамы

Усилия в сечениях 1-2 и 1-3 карнизного узла (см. рис. 3.3):

кН

N_I-2 = А = 116,42 кН.

(Точнее N_I-2 = А - q·х = 116,42 -10,86·0,3795 =112,3 кН).

кН.

где y₁ = Н - а = 5,25 – 1,688 =3,562 м.

Нормальная сила в коньковом сечении 3-3 (рис. 2.1).

кН.

где х₃ = l_p/2 =10,72 м.

Геометрические характеристики в биссектрисном сечении 1-1 и сечениях 1-2 и 1-3.

Расчетная площадь:

м2,

м,

м².

Момент сопротивления:

м³

м³

Расчетное сопротивление на сжатие умножаются на коэффициенты m_δ, m_сл, m_в.

При высоте сечения больше 50 см, коэффициент m_б находим по интерполяции значений табл.7 [1]:

для высоты h_δ = 167,5 см

;

для высоты h_у = 132 см

,

коэффициент m_сл = 1, т.к. толщина слоя клеёного сечения принята 33 мм (табл. 8 [1]), коэффициент m_в = 1 по табл.5 [1].

Тогда R_с = 15·0,681·1 = 10,215 мПа.

3.4 Проверка максимальных напряжений в биссектрисном сечении.

Соединение клееных элементов стойки и ригеля производится на зубчатый шип под углом по всему сечению. Эпюра напряжений имеет криволинейное очертание (см. рис. 2.3), поэтому проверку в таких сечениях следует производить согласно формулам [5]:

Для сжатой зоны вдоль оси «х» под углом к волокнам α:

(

)

(1)

для зоны, растянутой вдоль оси «X» под углом к волокнам α:

(2)

для сжатия вдоль оси «у» под углом к волокнам β = 90°- α =52^о02`

(3)

где F_δ, W_δ – площадь и момент сопротивления биссектрисного сечения;