Нормальная сжимающая сила в верхнем поясе у опор:

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

кН.

Нормальная сжимающая сила в середине верхнего пояса:

кН.

1.6. Подбор сечения верхнего пояса

Верхний пояс рассчитывается как сжато-изгибаемый стержень, находящийся под воздействием внецентренно приложенной нормальной силы и изгибающего момента от поперечной нагрузки. В результате внецентренного приложения нормальной силы в опорном и коньковом узлах системы возникают разгружающие (отрицательные) моменты, за счет чего уменьшается изгибающий момент в верхнем поясе. Рекомендуется принимать высоту сечения верхнего пояса мм.

Для изготовления деревянных клееных конструкций рекомендуется в основном использовать пиломатериалы хвойных пород (сосна, ель). Толщину склеиваемых слоев в элементах, как правило, не следует принимать более 33 мм, которую получают при фрезеровании пиломатериалов толщиной 40 мм. Ширину пиломатериалов выбирают согласно номинальным размерам элемента с учетом суммарных припусков на усушку и механическую обработку. Эти припуски для пиломатериалов шириной от 125 до 175 мм составляют 15 мм.

Верхний пояс выполняется в виде клееного пакета из черновых заготовок по сортаменту пиломатериалов 2 сорта (ГОСТ 24454-80) сечением мм. После фрезерования черновых заготовок по пластям для склейки отбирают чистые доски сечением мм. Клееный пакет принимаем из 20 досок общей высотой мм, что составляет . После склеивания пакета и фрезерования по боковым поверхностям его окончательное сечение составляет мм.

Задаемся эксцентриситетом приложения нормальной силы в опорном и коньковом узлах с учетом условия мм, принимаю мм.

Площадь поперечного сечения м².

Момент сопротивления сечения м³.

Момент инерции сечения м⁴.

Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов производится по формуле:

, где

- при высоте пояса 66 см;

- при толщине досок 33 мм (толщина слоя);

- - коэффициент надежности по назначению.

Для шарнирно опертых элементов при эпюрах изгибающих моментов параболического и прямоугольного очертания изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяется по формуле:

, где

; - продольное усилие в ключевом шарнире;

;

- при эпюрах изгибающих моментов прямоугольного очертания, какое и получается от изгибающего момента .

Проверяем прочность принятого поперечного сечения верхнего пояса от первого варианта сочетания нагрузок:

; .

Гибкость верхнего пояса в плоскости действия изгибающего момента при длине ската мм составит:

Коэффициент , где коэффициент А=3000 для древесины.

Проверяем прочность принятого поперечного сечения верхнего пояса от второго варианта сочетания нагрузок:

Разгружающий момент в узлах .

1.7. Подбор сечения нижнего пояса

Нижний пояс выполняем из 2-х прутков арматуры класса А-III. Расчетное усилие в нижнем поясе получаем максимальным при первом сочетании нагрузок:

Расчетное сопротивление арматурной стали растяжению при диаметре арматуры более 10 мм равно .

Подбираем сечение стержней арматуры:

1) Приопорные стержни: см². Принимаю с площадью каждого см².

2) Центральный стержень: см². Принимаю с площадью сечения см².

1.8. Расчет опорного узла

Упорная плита – плита с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс системы. Упорная плита рассчитывается на изгиб приближенно как однопролетная балка с поперечным сечением тавровой формы.

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять:

мм.

Ширина упорной плиты принимается по ширине сечения верхнего пояса: мм.

Геометрические характеристики плиты таврового сечения:

Статический момент относительно оси «0-0»:

Расстояние от центра тяжести сечения до оси «0-0»: мм.

Расстояние от центра тяжести сечения до верхней грани плиты:

мм.

Расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести ребра:

мм.

Момент инерции поперечного сечения относительно оси «Х-Х»:

Моменты сопротивления:

мм³; мм³;

Напряжение смятия древесины в листе упора верхнего пояса в плиту:

Пролет плиты принимается равным расстоянию в осях между вертикальными фасонками, т.е.:

мм.

Изгибающий момент в однопролетной балке таврового сечения:

Напряжение при изгибе составит:

Опорная плита – горизонтальная плита, рассчитывается как однопролетная балка с двумя консолями на изгиб под действием напряжения смятия ее основания.

Требуемая ширина опорной плиты определяется из условия смятия древесины колонны вдоль волокон:

см, где

см – длина опорной плиты.

Ширина опорной плиты принимается в соответствии с действующим сортаментом с округлением в большую сторону, но не менее 100 мм, поэтому принимаю мм.

Тогда:

Изгибающий момент в консольной части опорной плиты при расчетной ширине 10 мм:

;

Изгибающий момент в пролете опорной плиты:

Требуемая ширина опорной плиты составляет:

м.

Принимаю толщину плиты мм.

1.9. Расчет сварных швов

Все сварные швы, кроме указанных, выполняются ручной электродуговой сваркой электродами типа Э-42 при катете шва мм.

1) Сварные швы, прикрепляющие пластинки ребра упорной плиты к вертикальным фасонкам.

Усилие, приходящееся на одну пластинку: кН.

м,

где: =180 МПа – расчетное сопротивление шва;

- коэффициент глубины проплавления шва;

- коэффициент условия работы;

- коэффициент условия работы шва;

- коэффициент надежности по назначению.

Фактическая длина шва: > 0,181 м.

2) Сварные швы, прикрепляющие нижний пояс из арматуры к вертикальным фасонкам.

Усилие, приходящееся на одну пластинку: кН.

м,

Длину шва принимаем не менее ширины опорной плиты: м.

1.10. Расчет и конструирование конькового узла

Торцы верхнего пояса в коньковом узле подвержены сжимающему воздействию горизонтальной силы, достигающей максимального значения при первом варианте сочетания нагрузок. Торцы стыкуются простым лобовым упором.

кН.

Размеры площадки смятия назначаем из расчета на обеспечение приложения силы, сжимающей верхний пояс, с тем же эксцентриситетом мм, что и в опорном узле. Для этого в верхней части сечения устраиваем зазор высотой м.

Площадь смятия в коньковом узле составит:

м².

Смятие в коньковом узле происходит под углом . Сопротивление смятию древесины при таком угле составит:

МПа.

Напряжение смятия в узле: .

При нессиметричном загружении снегом лишь одного из скатов покрытия в коньковом узле возникает поперечная сила, которая воспринимается соединительной подкладкой на болтах. Подкладка выполняется из клееного пакета досок.

Поперечная сила в узле при нессиметричном загружении временной нагрузкой равна:

кН.