Конструирование и расчет основных несущих конструкций (стр. 4 из 6)

Принята длина опорной пластины: L_n = 15 см.

– опорная реакция стропильной фермы с учетом карнизов здания. Определение изгибающих моментов для полосы единичной ширины каждой из пластин на отдельных участках:

· участок 1:

· участок 2: изгибающий момент определяется из расчета консоли с расчетным вылетом: l_к = 9.0 см.

На третьем участке контактные напряжения существенно меньше по величине и, поэтому, не учитываются при расчете пластины на поперечный изгиб. Необходимая толщина опорной пластины:

Принимаем толщину пластины t_п=1.6 см.

Ребра жесткости, фасонки

Определение геометрических размеров и формы боковых накладных фасонок (с учетом положения фиксирующих болтов по отношению к составляющим элементам). Толщина ребер жесткости и фасонок принимается конструктивно: t = 5 мм.

Сварные швы

При принятой толщине фасонок и полок проката углового профиля определяется высота сварных швов: h_ш = 6 мм. Определение длинны сварных швов: соединение уголков нижнего пояса при усилии: N =341.121 кН:

Соединение ребер жесткости с диафрагмой и опорной пластиной при N =341.121 кН:

Длинна сварных швов с каждой стороны каждого из ребер жесткости, с одной стороны фасонок:

3.6.2. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу

Расчетные усилия: N = 75.885 кН – для площадки смятия; скатная составляющая (для расчета болтов):Т = Nsina = 75.885* sin18.433⁰ =23.994kН.

Расчет опорной стойки

Усилия сжатия: N =75.885kН передается на древесину верхнего пояса посредством «торцевого упора» через опорную диафрагму. Угол смятия древесины верхнего пояса: a = 90⁰–18.433⁰ =71.567 Расчетное сопротивление древесины смятию:

R_смa = 0.400 кН/см² – расчетное сопротивление местному смятию под шайбами под углом 90°
к волокнам древесины.

Требуемая площадь смятия:

Длина площадки смятия (при b_см = b_п = 17.5 см):

Принимаем l_т = 9.5 см. Толщина опорной диафрагмы принимается по конструктивным соображениям: t_т = 5 мм.

Рис. 7. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу

Расчет стержневых нагелей

Предварительное значение диаметра стержневых нагелей: d=20 мм. Расчетная несущая способность на один срез нагеля при действия усилия под углом: a_с =71.567 (k_a=0.6):

по условиям смятия: Т_см = 0.5 b_n d k_a = 0.5 ∙ 17.5 ∙ 2 ∙ 0.6 = 10.500kН;

- по условия изгиба:

Требуемое количество нагельных болтов (n_s = 2):

Принимаем 2Æ20. Для обеспечения необходимой жесткости узла из плоскости фермы используются деревянные накладки сечением 50х15 см, с закреплением их с элементами верхнего пояса с помощью болтов диаметром 20 мм.

3.6.3. Коньковый узел фермы

Конструирование и расчет вкладыша

Толщина диафрагмы: t_д = 1 cм, ребер жесткости: t_p = 0.5 см.

Расчет центрового болта

Усилие N_4-5 = 136.231kН, n_s = 2 – число срезов. Требуемый диаметр центрового болта:

Принимаем центровой болт Æ26 мм.

Толщина крайних (рабочих) ребер вкладыша определяется из расчета болтового соединения на смятие под действием равнодействующей усилий:

Толщина крайних ребер вкладыша: t_р = 1 см, промежуточных: t = 0.5 см.

Конструирование и расчет фасонок

Толщина фасонок, примыкающих к узлу растянутых раскосов 3-4, 4-5 определяется из расчета на смятие отверстий для центрового болта под действием усилия: N_4-5 = 136.231 Н:

Рис. 8. Коньковый узел фермы

Принята толщина фасонок: t_ф = 1 см. Ширина фасонок определяется из расчета на растяжение с учетом ослабления отверстием под центровой болт Æ26 мм:

По конструктивным соображениям (из условия обеспечения требуемых расстояний от болта до краев металлических пластин):

Расчет сварных швов

Длина сварных швов (два шва на каждой фасонке) при соединении арматурных стержней и фасонок элементов раскосной решетки:

Принята длина каждого из указанных швов: l_ш = 5.60 cм.

3.6.4. Промежуточный узел по нижнему поясу

Расчет торцевого опирания стойки 2 – 6:

Расчетное усилие: N = 75.885kН. Определение напряжения смятия (при размерах опорной пластины в плане (17.5 х 9.5):

Для уменьшения изгибающего момента в опорной пластине, с внутренней стороны вводим два уголка, сваренных с опорной пластиной, накладкой и дополнительным ребром жесткости. Ширина свободного, неподкрепленного полками, участка определяется размером:

а = b_n – 2b_y = 17.5 –2*7 = 3.50cм

Принимая одно ребро жесткости получаем, что «глубина» участка b = 5cм:

Требуемая толщина опорной пластины:

Конструктивно принимаем толщину опорной пластины: t_n = 5 мм, толщина дополнительного ребра жесткости: t_р = 5 мм.

Рис. 9. Промежуточный узел по нижнему поясу

4. Проектирование колонны

Колонны проектируемого сооружения в статическом плане являются составной частью его рамного поперечника, и, поэтому, усилия в колонне определяются лишь в результате расчета статически неопределимой конструктивной системы.

Рис. 10. Расчетная схема колонны

4.1. Сбор нагрузок

Интенсивность вертикальных нагрузок от массы покрытия конструкций и фермы определяются, используя данные таблицы 3.

Таблица 6. Сбор нагрузок на колонну

Вид нагрузки	Погонная нагрузка, кН/м		Грузовая ширина, м	Усилия, кН
	Нормативная	Расчетная		Нормативные	?f	Расчетные
Собственный вес покрытия	3.230	3.668	8.80	28.421	32.277
Собственный вес колонны	0.515	1.1	0.567
Итого постоянные:	28.936	32.843
Снеговая нагрузка	10.080	14.400	8.80	88.704	126.720
ИТОГО:	117.640	159.563

Нормативная масса колонны, длиной: Н_к = 400 cм и поперечным сечением: b_кh_к = 15х15 cм составляет: G_к = 0.515 кН; g = 500 кг/м³ – удельный вес древесины. Грузовая ширина – с учетом карнизных участков покрытия: (17.0 + 0.6)/2 = 8.80 м

Определение ветровой нагрузки по [2, форм. 6]:

w_i = g_fω_оkc_iℓ_к, где:

g_f = 1.4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке [2, п. 6. 11];

ω_о = 0.230 кН/м² – нормативный скоростной напор ветра для г. Н.Новгород по [2, табл. 5, прил. 5];

k = 0.65 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте до 5 м;

с_i – аэродинамический коэффициент [2, прил. 4];

ℓ_к = 6.0 м – шаг колонн по заданию.

Таблица 7. Ветровые нагрузки на колонну

Вид нагрузки	Нормативная интенсивность		Се	К	?f	Расчетная интенсивность, кН/м
	кН/м2	кН/м
Наветренное давление	0.230	0.920	0.8	0.65	1.4	0.670
Подветренное давление	0.230	0.920	0.6	0.65	1.4	0.502

Учитывая приблизительное равенство коэффициентов с_е1 и с_е2 по покрытию, влиянием горизонтальных составляющих ветровой нагрузки пренебрегаем.