Рассматриваем сечение «2» с расчетными усилиями:
Расчетный изгибающий момент 
Расчетная продольная сила 
Принимаем породу древесины - сосна.
Сорт древесины - 1-ый.
Ширина досок после острожки b= 21.5см.
Расчетные сопротивления базовых пород древесины (ели, сосны по
табл. 3 СП 64.13330.2011) 
= 16МПа.
Коэффициент на породу древесины 
= 1,2.
Коэффициент условия работы (по температурно-влажностным
условиям) 
= 1.
Расчетное сопротивление сжатию сосны 1-го сорта с учетом
коэффициентов условий работы 
=16 
= 16 
1,2 1= 19,2МПа.
Расчетное сопротивление изгибу сосны 1-го сорта с учетом
коэффициентов условий работы 
=16 = 16 1,2 1= 19,2Мпа
Требуемая высота сечения 
определяется приближенно по величине изгибающего момента, а наличие продольной силы учитывается коэффициентом 0.7:
Количество слоев (досок) в сечении 
= 48
Толщина досок после острожки δ= 2см.
Принимаем высоту сечения из 30 слоев (досок): h=48*2 =96см.
Площадь сечения A=b h= 21.5 96 = 2064 
Рассчитываем высоту сечения в опорном сечении.
В опорном сечении расчетная поперечная сила Q = 34,75кН.
Расчетное сопротивление скалыванию базовой породы древесины
1-го сорта (по табл. 3 СП 64.13330.2011) без учета коэффициентов условий
работы 
= 1,6МПа.
Расчетное сопротивление скалыванию сосны 1-го сорта с учетом
коэффициентов условий работы Rск=1,6 = 1,6 1,2 1= 1,92МПа.
Принимаем количество досок n= 20.
Высота опорного сечения из 20 досок: 
=40см.
Площадь опорного сечения: Aоп=b 
= 21,5 40 = 860
Высоту конькового сечения принимаем такой же: 
Проверка элементов рамы
Проверка напряжений при сжатии и изгибе.
Сечение 2: эксицентриситет приложения сжимающего усилия:
e= 
Изгибающий момент в опасном биссектрисном сечении «2»:
M= 
Для сжатой внутренней кромки, выполненной из клееной древесины,
расчетное сопротивление сжатию и изгибу определяется с учетом
коэффициентов 
(пункт 5.2.д СП 64.13330.2011) и 
(пункт 5.2.и СП
64.13330.2011):
Расчетное сопротивление сжатию базовых пород древесины 
16МПа.
Коэффициент, учитывающий высоту сечения клееного сечения (пункт 5.2.д СП 64.13330.2011) =0,86.
Коэффициент, учитывающий толщину отдельных слоев (досок) в
клееном сечении (пункт 5.2.и СП 64.13330.2011) = 1,093.
Коэффициент, учитывающий уровень ответственности здания γ= 1.
Расчетное сопротивление сжатию сосны 1-го сорта с учетом всех
коэффициентов условий работы
Rc=16 
γ =
=16 1,2 1 1,093 0,86 1 = 18,05МПа.
Площадь сечения A=b h= 21,5 96 = 2064
Момент сопротивления сечения:
W= 
Расчётная длина:
Радиус инерции сечения:
r=0,29 h= 0,29 96=27,84
Гибкость:
;
Коэффициент, учитывающий переменность высоты сечения полурамы (табл. Е.1 СП 64.13330.2011):
=0.07+0.93 /h= 0,07+0,93 40/96= 0,457
Коэффициент продольного изгиба:
С учетом коэффициента, учитывающего переменность высоты сечения коэффициент продольного изгиба будет:
φ= 
φ= 0,457 
Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от действия продольной сжимающей силы:
ξ=1-N/(φ 
A)= 1- 
/(0,283 18,05 2064) =1- 
Изгибающий момент с учетом деформаций от продольной силы:
= M/ξ= 
/0,994 =220,17кН 
Проверка напряжений сжатия внутренней кромки карнизного узла:
= N/A+Mд/W= 
следовательно, прочность обеспечена.
Расчетное сопротивление растяжению базовых пород древесины (ель, сосна по табл. 3 СП 64.13330.2011) 1-го сорта для клееных элементов 
= 12МПа.
Расчетное сопротивление растяжению сосны 1-го сорта для клееных элементов с учетом коэффициентов условий работы
=12 
γ = 12 1,2 1 1 = 14,4МПа.
Проверка напряжений растяжения наружной кромки карнизного узла:
следовательно прочность обеспечена.
Проверка устойчивости плоской формы деформирования полурамы
Рама закреплена из плоскости по наружным кромкам с помощью стеновых панелей, панелей покрытия, поперечных сжатых связей. Внутренняя кромка не закреплена. Расчетная длина растянутой зоны равна длине полурамы, т.к. по всей длине отсутствуют сечения с нулевыми моментами: 
= 1917см.
Площадь биссектрисного сечения: A=b h= 21,5 96 =2064
Момент сопротивления: W= 
Радиус инерции из плоскости рамы:
=0,29 b= 0,29 21,5 =6,235см
Гибкость:
λy= / = 1317/6,235 =195,2
Коэффициент устойчивости при сжатии:
φy=3000/λ²= 3000/ 
= 0,032
Коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающего момента на расчетной длине (по табл. Е.2 СП 64.13330.2011) kф= 1,13.
Коэффициент устойчивости при изгибе:
=(140 
)/( 
h)= (140 
1,13)/(1917 96) = 0,397
Коэффициенты и 
учитывают закрепление растянутой кромки из плоскости. При количестве закреплений более четырех оно считается сплошным.
Угол β= 52º
Центральный угол ломаной части 
=2 β= 104º.
=0,75+0,06 ( /h)²+0,6 
/h=
=0,75+0,06 
+ 0,6 1,815 1917/96 =46,42
=0,142 
/h+1,76 h/ +1,4 
= =0,142 1917/96+1,76 96/1917+1,4 1,815 =5,46
Проверка устойчивости полурамы:
= /( 
18,05/10 
)+220,17 100/( 
5,46 18,05/1 0 
) = 0,182 
Условие выполняется, следовательно устойчивость полурамы обеспечена.
Расчёт узлов
Опорный узел
Усилия, действующие в узле: 
Расчетная продольная сила в сечении «1» N=56,76кН.
Расчетная поперечная сила в сечении «1» Q= 34,75кН.
Материал – сосна 1-го сорта.
Ширина сечения b = 21.5см.
Проверка прочности на смятие торца стойки.
Высота сечения: 
Площадь сечения:F=b 
Расчётное сопротивление смятию: 
Коэффициент 
; 
; 
.
Расчётное сопротивление смятию с учётом коэффициентов:
Напряжение смятия:
σ= 
– условие выполняется.
Проверка напряжения смятия поперек волокон по площади примыкания стойки к упорной вертикальной диафрагме
Расчётное сопротивление смятию поперек волокон 
Расчётное сопротивление смятию поперек волокон с учётом коэффициентов:
Требуемая высота диафрагмы:
Принимаем 
Площадь смятия стойки: 
Напряжения смятия поперек волокон по площади примыкания стойки к упорной вертикальной диафрагме:
σ= 
Рассчитываем упорную вертикальную диафрагму на изгиб как балку пролетом b, частично защемлённую на опорах, с учётом пластического перераспределения моментов.
Изгибающий момент:
M= 
Расчётное сопротивление стали класса С245 
Требуемый момент сопротивления:
Этому моменту сопротивления должен быть равен момент сопротивления сечения упорной диафрагмы определяемый по формуле:
,
тогда толщина диафрагмы:
Принимаем 
Боковые пластины принимаем той же толщины. Площадь 
Момент сопротивления W= 
N= 
σ= 
Башмак крепим к фундаменту двумя анкерными болтами, работающими на срез и растяжение. Сжимающее усилие передаем непосредственно на фундамент.
Изгибающий момент, передаваемый от башмака на опорный лист:
М= 
Длина опорной плоскости башмака l=32,5см.
Ширина свеса опорной плоскости башмака b=9,3см.
W= 
Сминающие напряжения под башмаком:
σ= 
Материал фундамента – бетон класса В10, с призменной прочностью 
.
Анкерные болты принимаем из стали 09Г2С диаметром 22мм.
Площадь болта брутто 
Площадь болта нетто 
Для того, чтобы срез воспринимался полным сечением болта, устанавливаем под гайками шайбы толщиной 10мм. Усилия в болтах:
Растягивающее усилие:
Срезающее усилие:
Напряжения растяжения в сечении болта ослабленного резьбой:(в переделах нарезки резьбы)
Коэффициент условия работы γс= 1.
Коэффициент учитывающий неравномерную работу болтов – 0,8.
Напряжения среза:
Расчётное сопротивление болта срезу 
Рисунок 5 – Опорный узел
Коньковый узел
Коньковый узел выполняется с использованием деревянных накладок и болтов. На накладки действует поперечная сила от односторонней нагрузки.
Поперечная сила от односторонней снеговой нагрузки 
33,96кН.
Толщина накладки а=12,5см
Высота сечения 
Материал - сосна 1-ого сорта
Коэффициент ;
Толщина слоя(доски) клееного сечения 2см.
Коэффициент, учитывающий толщину слоев для клееных элементов 
.
Коэффициент, учитывающий толщину слоев для клееных элементов 
.
Усилие, передающееся на первый, ближайший к коньку ряд болтов:
= 
33,96 
=41,38кН,где
расстояние от конька до второго ряда болтов
расстояние между болтами
Усилие, передающееся на второй ряд болтов:
7,42кН
Принимаем болты диаметром 24мм.
Несущая способность в одном срезе болта при изгибе:
=11,118кН,
но не более
2,5 
Угол наклона ригеля 
; 90 
(по табл.21. СП 64.13330.2011)
При смятии древесины:
=0,8 b 
=
=0,8 21,5 2,4 1,2 1 0,573 = 28,38кН.
= 11,118кН.
Число срезов болтов в первом ряду nср= 2.
Число двухсрезных болтов в первом ряду
n1=N1/(Tmin nср)= 41,38/(11,118 2) = 1,86
Принимаем n1= 2 болта.
Во втором ряду
n2=N2/(Tmin nср)= 7,42/(11,118 2) = 0,334.
Принимаем n2=1 болт.
Смятие торцов полурамы под углом α=14° к продольным волокнам:
Σ = N/(b hоп) = 34,75/(21,5 40) = 0,04кН/см2 .
Rсм/(1+(Rсм/Rсм90-1) 
sin³α) = 16/(1+(16/3-1) sin314) = 14,37МПа.
Проверяем накладки на изгиб
M=Q (l1-l2)= 33,96 (60-45) =509,4кН см
Высота накладки hн= 30см.
Момент сопротивления накладки
Wнт=2 ан h2н/6= 2 12,5 302 /6 = 3750см3 .
Напряжение в накладке
σ=M/Wнт= 509,4/3750 = 0,136кН/см2 .
Расчетное сопротивление древесины накладки на изгиб Rи= 14МПа.
Расчетное сопротивление древесины накладки на изгиб с учетом коэффициентов
Rи mп mв= 14 1,2 1 = 16,8МПа.
Так как напряжение в накладке
σ= 0,136кН/см2 < 1,68кН/см2 = Rи mп mв, следовательно прочность обеспечена.
Рисунок 6 – Коньковый узел
Заключение
В ходе курсового проекта я ознакомился с расчётом деревянных конструкций и научился рассчитывать кровельные ограждающие конструкции, рабочий настил, прогоны, клеефанерную панель покрытия, а также трехшарнирную раму из клееной древесины.
Список литературы
1 СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная редакция СНиП 2.01.07- 
– М.;Минрегион России,2016;
2 СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции». Актуализированная редакция СНиП ӀӀ-25-80– М.;Минрегион России,2011;
2 Дымолазов М.А «Деревянные конструкции. Клееные трёхшарнирные рамы. Конструирование и расчёт» - Казань: Изд-во Казанск. гос. архитект.-строит. ун-та, 2016 г, 89 с.
3 Гринь И.М «Строительные конструкции из дерева и синтетических материалов», 1975 г, 233 с.
Дата: 2019-03-05, просмотров: 291.
