Конструкции из дерева и пластмасс производственное здание в г. Томске (стр. 2 из 4)
Верхний пояс проектируем из клеедощатых блоков прямоугольного сечения.
Рассчитываем пояс как сжато-изогнутый стержень на продольно сжимающее усилие О2=О3=377,12 кН.
Кроме усилия О1 в верхнем поясе возникает изгибающий момент от местной нагрузки.
Расчетная погонная нагрузка от собственного веса и снега:
кН/мЗадаёмся расчётной шириной сечения пояса b=175 мм и высотой h=320 мм, компонуя его из досок толщиной 32 мм (4 см до острожки).
Площадь поперечного сечения: Fбр=b∙h=17.5∙32=560 см2.
Момент сопротивления: W= b∙h2/6=17.5∙322/6=2987 см3
Расчётная гибкость в плоскости изгиба: λ=d/0.289h=391/0.289∙32=42,28 кН∙м
Изгибающий момент от местной нагрузки:
Мq=qnd2/8=12.204∙3,912/8=23,32 кН/м
Задаемся величиной эксцентриситета равной e=8 см.
Разгружающий момент: Ме=О1∙е1=377,12∙0,08=30,17 кН∙м
Расчетный изгибающий момент: Мрасч=Мq–Ме=23,32–30,17=6,85 кН∙м
Изгибающий момент от действия поперечных и продольных сил:
МД=Мq/ξ=23,32/0,7332=31,86 кН∙м
где Rc=1,5 кН/см2 – расчетное сопротивление сжатию.
Напряжение:
кН/см2Проверяем прочность торцов элемента на смятие под углом α=5º:
Где: Fсм=b∙hсм=17,5∙16=280 см2
кН/см2Rсм=1,5 кН/см2Rсм90=0,25 кН/см2
Определяем напряжение в опорных сечениях по формуле:
кН/см2Где: kск=1,47 – коэффициент концентрации
0,6 – коэффициент, учитывающий непроклеивание;
Rск – расчётное сопротивление скалыванию древесины при изгибе, равное 0,24 кН/см2
Расчет нижнего пояса
Пояс проектируем из двух прокатных уголков.
Расчетное усилие U1=277,61 кН. Необходимая площадь поперечного сечения металлического пояса:
Fтр=U1/mRyγc=277,61/0.85∙22.5∙1.05=13,825
где Ry=22,5 кН/см2 –расчетное сопротивление растяжению прокатной стали;
γс=1,05 – коэффициент условий работы элементов стальных конструкций;
m=0,85 – коэффициент, учитывающий неравномерное натяжение уголков.
Принимаем сечение пояса из двух уголков (с учётом ослабления крепёжным болтом) 75х50х6 (ГОСТ 8510-86) с F=14,5 см2>Fтр=13,825 см2.
Расчетное усилие U2=377,85 кН. Необходимая площадь поперечного сечения металлического пояса:
Fтр=U2/mRyγc=377,85/0.85∙22.5∙1.05=18,81
Принимаем сечение пояса из двух уголков (с учётом ослабления крепёжным болтом) 75х50х8 (ГОСТ 8510-86) с F=18,94 см2>Fтр=18,81 см2.
Расчет опорного раскоса
Расчетное усилие D2=328,4 кН, раскос работает на растяжение. Необходимая площадь поперечного сечения металлического раскоса:
Fтр=D2/mRyγc=328,4/0.85∙22.5∙1.05=16,355
Принимаем сечение раскоса в целях унификации такое же как и в нижнем поясе из двух уголков 75х50х7 (ГОСТ 8510-86) с F=16,74 см2>Fтр=16,355 см2.
Расчет среднего раскоса
Расчетное усилие D2=-123,8 кН, расчетная длина l=4,503 м. задаёмся гибкостью λ=120<[150], тогда
h=l/0.289∙λ=450,3/0.289∙120=12,984 см
Принимаем раскос из пяти досок толщиной 32 мм, шириной 175 мм. Проверяем принятое сечение на устойчивость:
λ =l/r=450,3/0.289∙16=97,383
φ=3000/97,3832=0.316
Напряжение:
σ=D2/Fφ=123,8/280∙0.316=1,351 кН/см2<Rc/γc=1.37 кН/см2
Расчет опорной стойки
Расчётное усилие сжатия V1=35,79 кН, расчётная длина стойки равна:
lст=μ0l=1∙2.233=2.233 м
Задаёмся гибкостью λ=120<[150], при которой высота сечения стойки:
h=lст/0.289∙λ=223.3/0.289∙120=6,439 см
Принимаем стойку из четырёх досок толщиной 32 мм, шириной 175 мм. Проверяем принятое сечение 128х175 мм.
Фактическая гибкость:
λ=223,3/0,289∙12,8=60,368
Так как λ<70, коэффициент φ определяется по формуле:
φ=1–0,8(λ/100)2=1–0,8(60,368/100)2=0,708
Проверяем сечение стойки на устойчивость:
σ=V1/Fφ=35,79/224∙0.708=0.625 кН/см2<Rc/γc=1.37 кН/см2
Расчет средней стойки
Расчётное усилие сжатия V2=-71.56 кН, расчётная длина стойки равна:
lст=μ0l=1∙2.817=2.817 м
Задаёмся гибкостью λ=120<[150], при которой высота сечения стойки:
h=lст/0.289∙λ=281.7/0.289∙120=8.123 см
Принимаем стойки из трёх досок толщиной 32 мм, шириной 175 мм. Проверяем принятое сечение 96х175 мм.
Фактическая гибкость:
λ =l/r=281.7/0.289∙9.6=76.456
φ=3000/76.1562=0.517
Проверяем сечение стойки на устойчивость:
σ=V2/Fφ=71.56/224∙0.517=0.624 кН/см2<Rc/γc=1.37 кН/см2
Конструирование и расчет узлов фермы
Узел А.
Отдельные полуфермы, поступающие на стройплощадку, соединяются между собой парными деревянными накладками сечением 96х100 мм на болтах d=12 мм. Необходимый эксцентриситет обеспечивается прорезью 160 мм.
Сжимающее усилие в раскосе D2=123,8 кН передается парными накладками из швеллеров №16 на фланцы через швы на торцах швеллеров.
Швы воспринимают усилие на срез:
D2∙sinα3=123,8∙0.5=61,9 кН
И на сжатие:
D2∙cosα3=123,8∙0.866=107,21 кН
Напряжения в швах высотой kf=4 мм и общей длиной в одном швеллере lw=6.4∙2+16=28.8 см проверяем по формулам:
кН/см2 
кН/см2Суммарное напряжение:
кН/см2 < Rwy=18 кН/см2Сжимающее усилие от раскоса на швеллеры передаётся через распорку из швеллера №16, Напряжение изгиба в распорке:
кН/см2 < Ry·γс=21,5·1,0=21,5 кН/см2где Wy=13,8 см3 – момент сопротивления.
Проверяем сварные швы, прикрепляющие распорку к швеллерам, длиной:
lw=2(6.4∙2+16)=58 см
кН/см2< Rwy=18 кН/см2Растягивающее усилие воспринимается двумя болтами d=12 мм.
Узел Б.
Расчётные усилия О2=О3=377,12 кН, V2=71,56 кН. Усилия от одного элемента верхнего пояса на другой передаются лобовым упором через площадки смятия с hсм=16,0 см. Глубина пропила для создания эксцентриситета e=8,0 см = 2·e=16,0 см. Стык перекрывается с двух сторон накладками сечением 96х175 мм на болтах d=12 мм.
Усилия от стойки передаются на верхний пояс через дубовую прокладку. Расчётное сопротивление древесины сосны местному смятию поперёк волокон находим по формуле:
кН/см2где Rс90 – расчетное сопротивление древесины смятию по всей поверхности поперёк волокон;
см – длина площадки смятия вдоль волокон древесины, равная ширине стойки.Требуемая площадь смятия:
см2>Fсм=224 см2Проектируем подбалку из древесины дуба, с расчётным сопротивлением:
Rсм=mn∙Rсм90=2∙0.283=0.566 кН/см2
где mn – коэффициент для разных пород древесины. Для дуба mn=2.
Тогда:
см2>Fсм=224 см2Длину подкладки находим из условия смятия верхнего пояса поперёк волокон:
смПринимаем длину подбалки из условия постановки с каждой стороны пары глухарей d=6 мм:
lб=4∙10∙d=4∙10∙6=240 мм > 14 мм