Проект каркаса одноэтажного деревянного здания

Курсовая работа
Содержание скрыть

Настоящий проект каркаса одноэтажного деревянного здания разработан в соответствии с заданием на проектирование и действующими СНиП.

Исходные данные для проектирования следующие:

длина здания — 54 м,

пролет здания — 12,9 м,

тип строительной фермы — треугольная,

климатический район — 2,

группа конструкций по условиям эксплуатации — 1А.

1. Конструктивная схема здания

Проектируемое здание — одноэтажное, с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют последовательно расположенные с определенным шагом рамы, образованные двумя колоннами и ригелем, соединенные связями. Связи обеспечивают жесткость каркаса и геометрическую неизменяемость. В качестве ригеля используется сквозная конструкция — треугольная деревянная ферма. Колонны жестко заделаны в фундамент. Схематично здание изображено на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схематичное изображение здания, Квадратиками и пунктиром условно показаны связи.

1.1 Деревянная ферма

Основные элементы фермы проектируемого здания представлены на рис. 1.2. Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.

Рис. 1.2. Основные элементы фермы

Длина фермы (пролет) Lф определяется по заданию и составляет Lф = 12900 мм. Высота фермы hф определяется по пролету. Для треугольной фермы:

h ф = Lф /5 = 12900/5 = 2580 мм.

Точки пересечения элементов фермы — узлы. Выделяют несколько характерных узлов (см. рис. 1.2):

5 — опорный,

6 — коньковый,

7 — центральный узел нижнего пояса.

Расстояние между соседними узлами нижнего пояса d называется длиной панели. В настоящем проекте рассмотрена равнопанельная ферма, количество панелей — 6 шт.

d = L ф /6 = 12900/6 = 2150 мм.

1.2 Определение шага рам

Шагом рам называется расстояние между осями двух рядом стоящих рам. Оно зависит от нагрузок на покрытие и для теплой кровли обычно составляет от 3500 до 5000 мм. Расстояние от осей крайних рам до осей ближайших рам составляет порядка 0,8 шага. Проектируемое здание — с внутренним отоплением, климатический район — 2. Таким образом шаг рам a в настоящем проекте, при длине здания L = 54000 мм, составляет: a = 4000 мм, расстояние до осей крайних рам — 3000 мм.

22 стр., 10505 слов

Технология возведения многоэтажного кирпичного здания

... к = А + В, где А – безопасное расстояние от оси пути передвижного башенного крана до здания; В – наибольшая приведенная ширина здания (с учетом выступающих частей, балконов, эркеров). Значение ... определенные данными методическими указаниями. Графическая часть курсового проекта включает: технологическую карту на совмещенное производство каменных и монтажных работ по возведению типового этажа; сводный ...

1.3 Связи

Конструктивная схема здания представлена на рис. 1.3.

1 — вертикальные связи между фермами. Связывают центральные стойки соседних ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах здания и далее через пролет.

2 — связи в плоскости кровли. Связывают верхние пояса соседних ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах и далее через каждые 30 м.

3 — горизонтальные связи в плоскости нижних поясов ферм. Связывают нижние пояса соседних ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах и далее через каждые 30 м.

4 — горизонтальная обвязка каркаса. Связывает соседние колонны. Устанавливается вдоль всех колонн.

5 — вертикальные связи в плоскости стены. Связывают соседние колонны. Устанавливаются в торцевых пролетах и далее через каждые 30 м.

На рисунке также изображены прогоны (6) и стропильные ноги (7) — это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 700 до 1500 мм в зависимости от величины нагрузки на кровлю. При шаге рам a = 4000 мм возможны несколько вариантов шага стропил c: 800 мм, 1000 мм. (см. рис. 1.4).

В настоящем проекте установим шаг стропил c = 1000 мм.

Рис. 1.3. Конструктивная схема здания, Рис. 1.4. Компоновка стропил

2. Расчет и конструирование кровли

Схематичное изображение кровли представлено на рис. 2.1., Рис. 2.1. Схематичное изображение кровли, Расчет настила.

Рабочий настил служит основанием под кровлю. Выполняется из досок или брусков. Рассчитывается на прочность и жесткость. Для обеспечения жесткости каждая доска настила должна работать, как двухпролетная неразрезная балка, т.е. должна опираться как минимум на 3 опоры. В настоящем проекте настил принят разреженным, т.е. 70% древесины и 30% пустоты.

Рассматривается 2 сочетания нагрузок: постоянная + временная (снеговая) и постоянная + временная (вес ремонтного рабочего).

Расчетные схемы настила для 1 и 2 сочетаний нагрузок представлены на рис. 2.2., Рис. 2.2. Расчетные схемы настила, Где с — пролет рабочего настила, равный шагу пролета стропил (с = 1000 мм)., Сбор нагрузок., Нагрузки от собственного веса покрытия представлены в табл. 2.1.

№ пп

Наименование элементов покрытия

g n , кг/м2

? р

g, кг/м 2

1

3 х -слойный рубероидный ковер

10

1,3

13

2

Утеплитель с = 100 кг/м 3

7

1,3

9,1

3

Пароизоляция

3

1,3

3,9

4

Защитный настил 16 мм с д = 500 кг/м3

8

1,1

8,8

5

Рабочий настил 25 мм

12,5

1,1

13,75

Итого:

40,5

48,55

где с д — объемный вес древесины (сд = 500 кг/м3 ),

g n — нормативная нагрузка,

? р — коэффициент надежности по нагрузке,

g — расчетная нагрузка, полученная домножением нормативной нагрузки на коэффициент надежности по нагрузке.

Ширину грузовой площади принимаем равной B = 1 м. Нормативное и расчетное значения погонной нагрузки собственного веса q n и q соответственно на метр длины балки определяется по формулам:

q n =gn

  • B = 40,5
  • 1 = 40,5 кг/м,

q =g

  • B = 48,55
  • 1 = 48,55 кг/м.

Расчетная снеговая нагрузка для 3 снегового района составляет p** = 180 кг/м 2 . С учетом кривизны кровли расчетное значение снеговой нагрузки составляет:

p* = p**

  • cosб = 180
  • 0,93 = 167 кг/м 2 ,

где б — угол наклона кровли к горизонту (б = 22 ? ).

Нормативное значение снеговой нагрузки p* определяется по формуле:

каркас ферма рама узел

p n * = p*

  • 0,7 = 167
  • 0,7 = 117 кг/м2 .

Нормативное и расчетное значения погонной снеговой нагрузки p n и соответственно на метр длины балки определяются по формулам:

p n = pn *

  • B = 117
  • 1 = 117 кг/м,

p = p*

  • B = 167
  • 1 = 167 кг/м.

Расчет для 1 сочетания нагрузок: постоянная + временная (снеговая).

Расчет по прочности:

у = M max / W ? Ru

  • mв ,

где у — изгибающее напряжение в балке,

M max — максимальный изгибающий момент,

M max — момент сопротивления рабочего настила,

R u — расчетное сопротивление древесины изгибу (Ru = 130 кг/см2 ),

m в — температурно-влажный режим — коэффициент, учитывающий работу древесины, зависящий от группы конструкций по условиям эксплуатации здания. В настоящем проекте mв = 1.

M max = 0,125

  • (q + p)
  • c2 = 0,125
  • (48,55 + 167)
  • 1,02 = 26.94 кг•м,

W = b

  • t 2 / 6 = 0,7
  • 0,0252 / 6 = 7,3
  • 10-5 м3 ,

у = 26.94 / 7,3

  • 10 -5 = 3,69
  • 105 кг/м2 < Ru
  • mв = 13
  • 105
  • 1 = 13
  • 105 кг/м2 .

Условие прочности выполняется.

Расчет на жесткость:

f max = 2,13

  • (qн + pn )
  • c4 / (384
  • E
  • I) ? 1/150
  • c,

где f max — допустимый прогиб,

E — модуль нормальной упругости (E = 1

  • 10 5 кг/см2 ),

I — момент инерции.

I = b

  • t 3 / 12 = 0,7
  • 0,0253 / 12 = 9,1
  • 10-7 м4 ,

f = 2,13

  • (40,5 + 117)
  • 1 4 / (384
  • 109
  • 9,1
  • 10-7 ) = 0,96
  • 10-3 м,

1/150

  • 1 = 6,67
  • 10 -3 м,

0,96

  • 10 -3 м < 6,67
  • 10-3 м.

Условие жесткости выполняется.

Расчет для 2 сочетания нагрузок: постоянная + временная (вес рем. рабочего).

Расчет по прочности:

у = M max / W ? Ru

  • mв ,

M max = 0,07

  • q
  • c2
  • + 0,207
  • 2
  • PЧ
  • c,

где P Ч — нормативный вес человека (PЧ = 100 кг).

Расчетный вес определяется по формуле:

P рч = PЧ

  • ? = 100
  • 1,2 = 120 кг,

где ? — коэффициент надежности по монтажной нагрузке.

M max = 0,07

  • 48,55
  • 12
  • + 0,207
  • 2
  • 120
  • 1 = 53,1 кг
  • м,

у = 53,1 / 7,3

  • 10 -5 = 7,27
  • 10-5 < Ru
  • mв = 13
  • 105
  • 1 = 13
  • 105 кг/м2 .

Условие прочности выполняется. Расчет на жесткость для 2 сочетания нагрузок можно не проводить. Вывод: настил принят разреженным, толщиной 25 мм.

3. Расчет и конструирование стропил, Расчетная схема стропил представлена на рис. 3.1., Рис. 3.1. Расчетная схема стропил, Расчетный пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:

l сн = d / cosб = 2,15 / 0,93 = 2,31 м,

где d — длина панели фермы (d = 2,15 м).

Сбор нагрузок.

Ширину грузовой площади принимаем равной пролету настила с = 1 м. Нормативное и расчетное значения погонной нагрузки собственного веса qn и q соответственно на метр длины балки определяется по формулам:

q n =gn

  • c
  • cosб + gc = 40,5
  • 1
  • 0,93 + 5 = 42,66 кг/м,

где g с — вес 1 пм стропилы ( предварительно назначается gс = 5 кг/м),

cosб учитывает нормальную составляющую распределенной нагрузки. Касательную составляющую воспринимает защитный настил.

q = g

  • c
  • cosб + g c
  • ?f = 48,55
  • 1
  • 0,93 + 5
  • 1,1 = 50,65 кг/м,

p = p*

  • c
  • cosб = 167
  • 1
  • 0,93 = 155,31 кг/м,

p n = p

  • 0,7 = 108,72 кг/м.

Расчет по прочности:

Mmax = 0,125

  • (q + p)
  • lсн 2 = 0,125
  • (50,65 + 155,31)
  • 2,312 = 137,4 кг•м,

Wmin = Mmax / (Ru

  • mв ) = 137,4 / (13
  • 105
  • 1) = 106
  • 10-6 м3 = 106 см3 .

Принимаем сечение 100х125 мм. Вес 1 пм бруска такого сечения составляет:

g c = b

  • h
  • сд = 0,1
  • 0,125
  • 500 = 6,25 кг/м.

Таким образом, необходимо пересчитать нагрузки:

q n =gn

  • c
  • cosб + gc = 40,5
  • 1
  • 0,93 + 6,25 = 43,91 кг/м,

q = g

  • c
  • cosб + g c
  • ?f = 48,55
  • 1
  • 0,93 + 6,25
  • 1,1 = 52,02 кг/м.

Расчет по прочности:

Mmax = 0,125

  • (q + p)
  • lсн 2 = 0,125
  • (52,02 + 155,31)
  • 2,312 = 138,3 кг•м,

Wmin = Mmax / (Ru

  • mв ) = 138,3 / (13
  • 105
  • 1) = 106
  • 10-6 м3 = 106 см3 .

Принимаем сечение 100х125 мм., Момент сопротивления W и момент инерции I принятого сечения:

W = b

  • h 2 / 6 = 10
  • 12,52 / 6 = 260,4 см3 ,

I = b

  • h 3 / 12 = 10
  • 12,53 / 12 = 1627,6 см3 .

Расчет на жесткость:

fmax = 5

  • (qн + pn )
  • lсн 4 / (384
  • E
  • I) ? 1/200
  • lсн ,

f = 5

  • (43,91 + 108,72)
  • 2,314 / (384
  • 109
  • 12,2
  • 10-6 ) = 4,64
  • 10-3 м,

1/200

  • l сн = 2,31 / 200 = 11,55
  • 10-3 м,

4,64

  • 10 -3 м < 11,55
  • 10-3 м.

Условие жесткости выполняется.

4. Расчет и конструирование прогона

Прогон рассчитывается как многопролетная неразрезная балка. Расчетная схема прогона представлена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Расчетная схема прогона, Сбор нагрузок., Ширину грузовой площади принимаем равной шагу прогонов d / cosб = 2,31 м., Собственный вес:

qн = gн

  • cosб
  • d / cosб * gn = 43,91
  • 2,15 + 20 = 114,4 кг/м,

где g n — вес 1 пм прогона (предварительно назначается gn = 20 кг/м),

q = g

  • cosб
  • d / cosб * g n
  • ?f = 52,02
  • 2,15 + 20
  • 1,1 = 133,8 кг/м,

Снеговая нагрузка:

p = p*

  • cosб
  • d / cosб = 167
  • 2 = 334 кг/м,

p n = p

  • 0,7 = 233,8 кг/м.

Расчет на прочность:

у = M max / W ? Ru

  • mв ,

Mmax = (q + p)

  • a2 / 12 = (133,8 + 233,8)
  • 42 / 12 = 491 кг•м,

W = Mmax / (Ru

  • mв ) = 491 / (1,3
  • 106
  • 1) = 378 см3 .

Принимаем сечение 40х175. Вес 1 пм 2х сколоченных досок составляет:

g c = 2

  • b
  • h
  • сд = 2
  • 0,04
  • 0,175
  • 500 = 7 кг/м.

Необходимости пересчитывать нагрузки нет., Момент сопротивления W и момент инерции I принятого сечения:

W = 2b

  • h 2 / 6 = 2
  • 4
  • 17,52 / 6 = 409 см3 ,

I = 2b

  • h 3 / 12 = 2
  • 4
  • 17,53 / 12 = 3573 см4 .

у u = Mmax / W ? Ru

  • mв ,

уu = 491 / 4,09

  • 10-4 = 12
  • 105 кг/м2 < Rизг
  • mв = 13
  • 105
  • 1= 13
  • 105 .

Условие прочности выполняется., Расчет на жесткость:

fmax = (qн + pn )

  • a4 / (384
  • E
  • I) ? 1/200
  • a,

f = (114,4 + 233,8)

  • 44 / (384
  • 109
  • 35,73
  • 10-6 ) = 6,5
  • 10-3 м,

1/200

  • a = 4 / 200 = 20
  • 10 -3 м,

6,5

  • 10 -3 м < 20
  • 10-3 м.

Условие жесткости выполняется., Расчет гвоздевого забоя:, Схема гвоздевого забоя представлена на рис 4.2. Гвозди приняты ?4 мм, l гв = 70 мм., Рис 4.2. Схема гвоздевого забоя

где Q — поперечная сила (действующая по оси гвоздевого забоя),

a г — расстояние до оси гвоздевого забоя от центра опоры.

a г = 0,2a — 23dгв = 0,2

  • 4 — 23 •0,004 = 0,708 м,

Q = Mоп / aг = Mmax / 2aг = 491 / 2

  • 0,708 = 347 кг.

n гв = Q / Tгв = 347 / 64 = 5,42 шт. = 6 шт.,

где n гв — количество гвоздей,

T гв — несущая способность одного гвоздя (для ?4 Tгв = 64 кг).

Таким образом, принимаем 6 гвоздей ?4 мм, lгв = 70 мм, расположенных в 2 ряда на расстоянии 60 мм. Гвозди в рядах расположены с шагом 80 мм.

5 Расчет и конструирование фермы

5.1 Определение нагрузок

Схема нагружения фермы показана на рис. 5.1. Ширину грузовой площади принимаем равной шагу ферм a = 4 м.

Рис. 5.1. Нагрузка на ферму. Маркировка стержней

где G — сосредоточенная сила, действующая на ферму от собственного веса, P — сосредоточенная сила, действующая на ферму от веса снега.

G = (g покр + gф )

  • a,

где g ф — собственный вес фермы,

gпокр = gнаст

  • d/cosб + gоб / c
  • d/cosб
  • ?f + gпр
  • ?f = 48,55
  • 2,31 + 6,25 / 1
  • 2,31
  • 1,1 + 7
  • 1,1 = 135,7 кг/м,

gф = (gпокр + p*

  • d/cosб) / (1000 / (lф
  • kсв ) — 1) = (135,7 + 167
  • 2,31) / (1000 / (12,9
  • 5) — 1) = 30,3 кг/м.

где gпокр — собственный вес 1 м2 покрытия с учетом коэффициента надежности по нагрузке ?f , kсв — коэффициент, зависящий от типа и конструкции фермы, принимаемый ориентировочно для треугольных ферм равным от 4,5 до 6,0, а для полигональных — 4,0 — 5,5.

Предварительно примем собственный вес фермы g ф = 40 кг/м.

G = (135,7 + 40)

  • 4 = 702,8 кг,

P = p*

  • a
  • d/cosб = 167
  • 4
  • 2,31 = 1544 кг.

    5.2 Определение усилий в стержнях фермы, Усилия в стержнях (см.

рис. 5.1) определены с помощью справочной таблицы и приведены в табл. 5.1.

N = (G + P)

  • N ед = (702,8 + 1544)
  • Nед = 2246,8
  • Nед .

Табл. 5.1. Усилия в стержнях фермы

Элемент

Усилия в элементах фермы, N ЕД , т

N, т

В1

В2

В3

-6,72

-5,38

-4,03

-15,098

-12,088

-9,055

Н1

Н2

Н3

6,25

6,25

5,0

14,042

14,042

11,234

Р1

Р2

-1,34

-1,6

-3,011

-3,595

С1

С2

С3

0

0,5

2,0

0,000

1,123

4,494

5.3 Определение размеров поперечных сечений стержней фермы, Подбор поперечного сечения нижнего пояса.

Все стержни нижнего пояса работают на центральное растяжение. Напряжение уp определяется по формуле:

уp = Nнп / Aнп нт ? Rp

  • mo
  • mв ,

где Nнп — максимальное усилие, возникающее в стержнях нижнего пояса (Nнп = 14042 кг),

Aнп нт — площадь поперечного сечения стержней нижнего пояса с учетом ослаблений,

Rp — расчетное сопротивление древесины растяжению (Rp = 106 кг/м2 ),

mo — коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений вокруг ослабления при растяжении.

Aнп нт ? Nнп / (Rp

  • mo
  • mв ) = 14042 / (100
  • 104
  • 0,8
  • 1) = 175,5
  • 10-4 м2 ,

Aнп бр = Aнп нт / 0,75 = 234

  • 10-4 м2 ,

где Aнп бр — площадь поперечного сечения стержней нижнего пояса без учета ослаблений.

Принимаем сечение стержней нижнего пояса 125х200 мм (A = 250
  • 10 -4 м2 )., Подбор поперечного сечения верхнего пояса.

Все стержни верхнего пояса работают на центральное сжатие. напряжение усж определяется по формуле:

усж = Nвп / Aвп нт ? Rсж

  • mв ,

Aвп нт ? Nвп / (Rсж

  • mв ) = 15098 / (140
  • 104
  • 1) = 107,8
  • 10-4 м2 ,

Aвп бр = Aвп нт / 0,75 = 143,8

  • 10-4 м2 .

Принимаем сечение стержней верхнего пояса 125х125 мм (A = 156,25

  • 10-4 м2 ).

    Проверка на устойчивость:

у уст = Nвп / (?

  • Aвп ) ? Rсж
  • mв ,

? = f(л),

л = м

  • l / r = 0,5
  • 2,31 / 0,03613 = 32,

где л — гибкость стержней верхнего пояса,

r — минимальный радиус инерции сечения (r = 0,289b = 0,03613 м).

м — коэффициент расчетной длины (м = 0,5),

? = 1 — 0,8

  • (л / 100) 2 = 1 — 0,8
  • (32 / 100)2 = 0,92.

у уст = 15098 / (0,92

  • 156,25
  • 10-4 ) ? 140
  • 104 ,

105

  • 10 4 кг/м2 < 140
  • 104 кг/м2 .

Условие устойчивости выполняется., Подбор поперечного сечения раскосов., Все раскосы работают на центральное сжатие., Раскос Р1:

усж = Np 1 / Ap 1 ? Rсж

  • mв ,

Ap 1 ? Np 1 / (Rсж

  • mв ) = 3011 / (140
  • 104
  • 1) = 21,5
  • 10-4 м2 ,

Принимаем сечение P1 125×100 мм (A = 125
  • 10 -4 м2 )., Проверка на устойчивость:

ууст = Np 1 / (?

  • Ap 1 ) ? Rсж
  • mв ,

? = f(л),

л = м

  • l / r = 1
  • 2,31 / 0,0289 = 80,

где r — минимальный радиус инерции сечения (r = 0,289h = 0,0289 м).

м — коэффициент расчетной длины (м = 1),

? = 3000 / л 2 = 3000 / 802 = 0,47.

у уст = 3011 / (0,47

  • 125
  • 10-4 ) ? 140
  • 104 ,

51,25

  • 10 4 кг/м2 < 140
  • 104 кг/м2 .

Условие устойчивости выполняется., Раскос Р2:

усж = Np 2 / Ap 2 ? Rсж

  • mв ,

Ap 2 ? Np 2 / (Rсж

  • mв ) = 3595 / (140
  • 104
  • 1) = 25,7
  • 10-4 м2 ,

Принимаем сечение P2 125×100 мм (A = 125
  • 10 -4 м2 )., Проверка на устойчивость:

ууст = Np 1 / (?

  • Ap 1 ) ? Rсж
  • mв ,

? = f(л),

л = м

  • l / r = 1
  • 2,75 / 0,0289 = 96,

где r — минимальный радиус инерции сечения (r = 0,289h = 0,0289 м).

м — коэффициент расчетной длины (м = 1),

? = 3000 / л 2 = 3000 / 962 = 0,325.

у уст = 3595 / (0,325

  • 125
  • 10-4 ) ? 88,5
  • 104 ,

88,5

  • 10 4 кг/м2 < 140
  • 104 кг/м2 .

Условие устойчивости выполняется., Подбор сечения стоек.

Все стойки работают на центральное растяжение. Стойка С1 не загружена, ее сечение определяется конструктивным минимумом. Принимаем сечение ?16 (A = 2,01

  • 10-4 м2 ).

Стойка С2: ур = Nc 2 / Ac 2 нт ? (Ry

  • ?c ),

Ac 2 нт ? Nc 2 / (Ry

  • ?c ) = 1123 / (2100
  • 104
  • 1) = 0,535
  • 10-4 м2 .

Принимаем С2 ?16 (A = 2,01
  • 10 -4 м2 ).

Стойка С3: ур = Nc 3 / Ac 3 нт ? (Ry

  • ?c ),

Ac 3 нт ? Nc 3 / (Ry

  • ?c ) = 4494 / (2100
  • 104
  • 1) = 2,14
  • 10-4 м2 .

Принимаем С3 ?22 мм (A = 3,8
  • 10 -4 м2 ).

6. Расчет и конструирование узлов

6.1 Узел примыкания раскоса Р1 к верхнему поясу фермы, Проверим, возможно ли осуществить стыковку элементов на врубке:

усм = Np / Ac м = Np

  • cosб / (bвп
  • hвр ) ? Rc м45
  • mв ,

Rc м45 = Rc м / [1 + (Rc м / Rc м90 — 1)

  • sin3 б] = 140 / [1 + (140 / 18 — 1)
  • 0,354] = 41,2
  • 104 кг/м2 ,

усм = 3011

  • 0,707 / (0,125
  • 0,004) = 42,6
  • 104 кг/м2 > 41,2
  • 104
  • 0,9 кг/м2 .

Условие не выполняется, осуществить примыкание на врубке невозможно. Принимаем узел примыкания раскоса Р1 к верхнему поясу фермы на опорной подушке (см. рис. 6.1).

Проверка по прочности. Напряжение смятия на рабочей площадке:

усм = |Nл — Nп | / (bвп

  • hвр ) ? Rc м
  • mв ,

усм = |-15098 — (-12088)| / (0,04

  • 0,125) = 60,2
  • 104 кг/м2 ? 140
  • 104 кг/м2 .

Условие выполняется., Напряжение скалывания:

ф = |Nл — Nп | / (bвп

  • lск ) ? Rc к
  • mв ,

ф = |-15098 — (-12088)| / (0,55

  • 0,125) = 4,38
  • 104 кг/м2 ? 24
  • 104 кг/м2 .

Условие выполняется., Определение площади шайбы под стойку С1:

Aш ? Nст / (Rсм

  • mв ) + Aст = 0 + 2,01
  • 10-4 м2 .

Шайба принимается по конструктивному минимуму для тяжей: 80х80х8 (Aш = 64

  • 10-4 м2 ).

6.2 Узел примыкания раскоса Р2 к верхнему поясу фермы

Осуществить этот узел на врубке не представляется возможным, т.к. усилие в раскосе Р2 больше, чем в Р1, и угол примыкания раскоса Р2 больше, чем Р1. Следовательно смятие для Р2 больше, чем для Р1, а допустимое напряжение меньше, чем у Р1.

Принимаем узел примыкания раскоса Р2 к верхнему поясу фермы на опорной подушке (см. рис. 6.2)., Проверка по прочности., Напряжение смятия на рабочей площадке:

усм = |Nл — Nп | / (bвп

  • hвр ) ? Rc м
  • mв ,

усм = |-12088 — (-9055)| / (0,04

  • 0,125) = 60,7
  • 104 кг/м2 ? 140
  • 104 кг/м2 .

Условие выполняется., Напряжение скалывания:

ф = |Nл — Nп | / (bвп

  • lск ) ? Rc к
  • mв ,

ф = |-12088 — (-9055)| / (0,55

  • 0,125) = 4,41
  • 104 кг/м2 ? 24
  • 104 кг/м2 .

Условие выполняется., Определение площади шайбы под стойку С1:

Aш ? Nст / (Rсм

  • mв ) + Aст = 1123 / (40
  • 104
  • 0,9) + 2,01
  • 10-4 м2 = 33,2
  • 10-4 м2 .

Шайба принимается по конструктивному минимуму для тяжей: 80х80х8 (Aш = 64

  • 10-4 м2 ).

6.3 Узел примыкания раскоса Р1 к нижнему поясу фермы, Проверим, возможно ли осуществить стыковку элементов на врубке.

усм = Np / Ac м = Np

  • cosб / (bвп
  • hвр ) ? Rc м23
  • mв , Rc м23 = Rc м / [1 + (Rc м / Rc м90 — 1)
  • sin3 б] = 140 / [1 + (140 / 18 — 1)
  • 0,060] = 99,7
  • 104 кг/м2 , усм = 3011
  • 0,93 / (0,125
  • 0,004) = 56
  • 104 кг/м2 < 99,7

— 104 кг/м2 .

Условие выполняется, конструкция узла приведена на рис. 6.3.

6.4 Узел примыкания раскоса Р2 к нижнему поясу фермы, Проверим, возможно ли осуществить стыковку элементов на врубке.

усм = Np / Ac м = Np

  • cosб / (bвп
  • hвр ) ? Rc м 39
  • mв ,

Rc м 39 = Rc м / [1 + (Rc м / Rc м90 — 1)

  • sin3 б] = 140 / [1 + (140 / 18 — 1)
  • 0,249] = 52,09
  • 104 кг/м2 ,

усм = 3595

  • 0,639 / (0,125
  • 0,004) = 45,94
  • 104 кг/м2 < 52,09
  • 104 кг/м2 .

Условие выполняется, конструкция узла приведена на рис. 6.4.

6.5 Опорный узел

В настоящем проекте выбран опорный узел фермы на натяжных хомутах. Конструкция узла представлена на рис. 6.5. Проверка прочности опорного вкладыша:

усм = NB 1 / Ac м = NB 1 / (bB 1

  • hB 1 ) ? Rc м22
  • mв ,

Rc м22 = Rc м / [1 + (Rc м / Rc м90 — 1)

  • sin3 б] = 140 / [1 + (140 / 18 — 1)
  • 0,053] = 103,0
  • 104 кг/м2 ,

усм = 15098 / (0,125

  • 0,125) = 96,6
  • 104 кг/м2 < 103,0
  • 104 кг/м2 .

Условие выполняется., Подбор сечения тяжей:

N t = NH 1 / 4 = 14042 / 4 = 3510,5 кг,

AНТ тр = Nt / (Ry

  • ?c ) = 3510,5 / (2100
  • 104
  • 1) = 1,67
  • 10-4 м2 .

Принимаем сечение тяжей ?22 мм (А нт = 2,74
  • 10-4 м2 ).

Проверка прочности швеллера. Момент сопротивления принятого швеллера №30 Wy = 387,0 см3 . Расчетная схема швеллера приведена на рис. 6.6.

Рис. 6.6. Расчетная схема швеллера

Mmax = Nt

  • (a + bнп / 2) = 3510,5
  • (0,125 + 0,125 / 2) = 658,2 кг•м,

у = M / W y ? Ry

  • ?c ,

у = 658,2 / 387

  • 10-6 = 2,09
  • 10-6 кг/м2 < 21
  • 106 кг/м2 .

Условие выполняется., Проверка прочности накладок:

усм = NН1 / (2

  • a
  • hнп ) ? Rc м
  • mв ,

где a = f(dн ) = 5,9dн = 124 мм, dн ? hнп / 9,5 = 21 мм.

Принимаем по сортаменту d н = 20 мм, толщину накладок a = 125 мм.

усм = 14042 / (2

  • 0,125
  • 0,2) = 28,08
  • 104 кг/м2 ? 140
  • 104 кг/м2 .

Условие выполняется., Расчет нагельного соединения:, Несущая способность 1 нагеля определяется минимальным значением из следующих 3х формул:

T c = 50

  • c
  • dн = 50
  • 15
  • 2 = 1500 кг,

T c = 80

  • a
  • dн = 80
  • 12,5
  • 2 = 1920 кг,

T c = 250

  • dн 2 = 1000 кг.

Таким образом, несущая способность одного нагеля — 1000 кг., Количество нагелей определяется по формуле:

n ? N H 1 / (Tn

  • 2) = 14042 / (1000
  • 2) = 7,021.

Принимаем количество нагелей n = 8.

Проверка прочности уголков. Момент сопротивления принятого уголка L125x8 Wy = 32,2 cм3 . Расчетная схема уголка приведена на рис. 6.7.

Рис. 6.7. Расчетная схема уголка

e = d t / 2 + 10 = 22 / 2 + 10 = 21 мм.

Mmax = Nt

  • (e + hнп /4) = 3510,5
  • (0,021 + 0,20/4) = 245,7 кг•м,

у = M / W y ? Ry

  • ?c ,

у = 245,7 / 32,2

  • 10-6 = 7,63
  • 106 кг/м2 < 21
  • 106 кг/м2 .

Условие выполняется. Расчет ширины подферменного бруса:

N оп = 3

  • (P + G) = 3
  • (1544 + 702,8) = 6740,4 кг.

bпф ? Nоп / (bнп

  • Rсм90
  • mв ) = 6740,4 / (0,125
  • 40
  • 104
  • 1) = 0,135 м.

Принимаем сечение подфермернного бруса 200х100 мм.

6.6 Стык нижнего пояса

Конструкция стыка — классическое симметричное нагельное соединение. Приняв диаметр нагелей ?20 мм, зная их несущую способность Tn = 1000 кг при толщине накладок 125 мм (см. расчет нагельного соединения опорного узла), определяем необходимое количество нагелей:

n = N H 3 / (Tn

  • nср ) = 11234 / (1000

— 2) = 5,6.

Принимаем количество нагелей n = 6., Список используемых источников

1. Семенов К.В. Курс лекций по деревянным конструкциям. Курс лекций. СПб.: СПбГПУ, 2005.-121 с.

2. Кауфман Д.Б. Деревянные конструкции. Учебное пособие. Л.: ЛПИ, 1976.-74 с.

3. Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Г.Г.Карлсена. М.: Стройиздат, 1986.-543 с.

4. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции.-М.:Стройиздат,1983.-31 с.

5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.-М.:Стройиздат,1987.-36 с.