Статический расчет

Постоянные расчетные нагрузки:

От веса покрытия q_п = 0,446 кПа

От веса балки q_б = 0,059 кПа

От веса стенового ограждения q_ст = 0,446 кПа

Временные нагрузки:

Снеговая нормативная Sн = 0,7 кПа

Снеговая расчетная Sр = 1,12 кПа

Нормативная ветровая нагрузка определяется по формуле

где – w₀=0.38 кПа – нормативное значение давления для III ветрового района,

k – коэффициент, учитывающий изменения ветрового давления по высоте, k = 0,75 до высоты h=5м.

с_е – аэродинамический коэффициент: с_е1 = +0,8; с_е3 = -0,4 согласно СНиП 2.01.07-85.

Нормативная ветровая нагрузка:

Давление w_m15 = кПа

Отсос w_m25 = кПа

Расчетная ветровая нагрузка:

Вследствие незначительного изменения ветровой нагрузки по высоте принимаем ее постоянной по всей высоте.

Расчетная ветровая нагрузка на раму от покрытия(от участка стены выше верха стоек h₀= 0,5м.) принимается в виде сосредоточенного горизонтального усилия, приложенного к верху стоек.

Постоянное расчетное давление на стойку от вышележащих конструкций

Собственный вес стойки определим, задавшись предварительными размерами ее сечения; высота сечения h_k = (1/15)6 = 0,4м, Принимаем сечение стойки из 12 слоев досок толщиной 33 мм, тогда h_k = 33*12 = 396мм. Ширину сечения колонны принимаем равной b_k = 185мм(после фрезеровки боковых поверхностей колонны, склеенной из досок шириной 200мм). Собственный вес стойки:

где - 1,1; = 5 кН/м³ – плотность древесины сосны.

Расчетная нагрузка от стенового ограждения, распределенная по вертикали с учетом элементов крепления(15% от веса стенового ограждения)

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены на стойку принимаем равным полусумме высот сечений стойки и стены:

Расчетная нагрузка от веса снега на покрытии

Определяем усилия в стойках рамы, приняв следующее сочетание нагрузок: постоянная, снеговая, ветровая. Рама является один раз статически неопределимой системой, за неизвестное усилие принимается продольное усилие Х в ригеле:

Внутренние усилия в сечениях стойки от верха (х=0,0м) до заделки на опоре(х=Н) определим по формулам:

Изгибающие моменты в левой и правой стойках

Поперечные силы:

Нормальные силы:

где = 0,9 коэффициент сочетаний, вводимых для кратковременных нагрузок при одновременном учете двух кратковременных нагрузок – снеговой и ветровой.

Табл. Внутренние усилия в стойках рамы.

Конструктивный расчет.

В плоскости рамы стойка работает как защемленная на опоре вертикальная консоль в условиях сжатия с изгибом. Из плоскости рамы стойка представляет собой стержень с неподвижными шарнирами на концах.

Сечение стойки имеет размеры 185 х 396мм, тогда:

В плоскости рамы расчет стойки производят, как сжато – изгибаемого элемента. Определяем гибкость стойки, в плоскости изгиба считая, что здании отсутствуют жесткие торцевые стены.

где =2,2*Н

по формуле (30) СНиП II-25-80

где Rc=15 МПа для древесины(умножаем на коэффициент условий работы m_н = 1,2 по табл.6 СНиП II-25-80) 2 -го сорта, .

Расчет стойки на прочность производим по формуле

где

Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально сжатый элемент. Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости .

Следовательно, достаточно раскрепить стойку по ее верху, тогда:

Проверку устойчивости плоской формы деформирования производим по формуле

где =0,42

k_ф – коэффициент, зависящий от формы эпюры моментов.

Следовательно, устойчивость стойки обеспечена.

Расчет узла основания колонны.

1. Определяем требуемый момент сопротивления швеллеров по формуле:

где R-расчетное сопротивление стали

По ГОСТ 8240-72 выбираем швеллера с с таким расчетом, чтобы выполнялось условие

Такими швеллерами будут №18.

2. Назначаем расстояние между осями тяжей h₀ из условия, чтобы h₀ было не менее 0.1H и не менее 2h c округлением кратным 50 мм в большую сторону. Принимаем h₀=0,8 м.

Производим проверку сечения стойки на скалывание при изгибе по формуле

где - расчетная поперечная сила, определяемая из выражения:

= , в котором -поперечная сила в стойке на уровне верхних тяжей. При х=4,5-0,8=3,7м =6,5 кН.

=

3. Определяем усилие, действующее в тяжах и сминающее поперек волокон древесину стойки под планками

4. Определяем площадь сечения одного стального тяжа в ослабленном сечении по формуле

где m₁=0,8-коэффициент, учитывающий влияние нарезки;

m₂=0,85- коэффициент, учитывающий возможную неравномерность распределения усилий в двойных тяжах.

По F_нт находим диаметр тяжей d_бр=12 мм.

4. Определяем ширину планок из условия.

где =3 МПа; m_н=1,4 по СНИП II-25-80 табл.6.

Принимаем ширину планок равной 0,06 м.

5. Определяем толщину планок δ из расчета их на изгиб как однопролетные свободно опертые балки загруженные равномерно распределенной нагрузкой q с расчетным пролетом l_пл равным расстоянию между осями тяжей

где -толщина стенки швеллера, - диаметр тяжей.

Опорные реакции

Нагрузка

Расчетный изгибающий момент

Толщину планок определяем по формуле:

Принимаем планку в соответствии с сортаментом δ=25мм.

В случае, если толщина планки окажется большой (30-40 мм), то вместо листовых планок следует принимать планки из прокатного уголка.

Список литературы.

1. СНиП II-23-81 «Стальные конструкции».

2. СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции».

3. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».

4. Буслаев Ю.Н., В.П. Игнатьев, Д.К. Чахов: “Конструирование и расчет деревянных ферм”. (учебное пособие), Якутск. 2002 г.

5. Индустриальные деревянные конструкции. Учебное пособие для вузов/ Ю.В. Слицкоухов, И.М. Гуськов, Л.К. Ермоленко и др.; Под ред. Ю.В. Слицкоухова. – М.: Стройиздат, 1991 – 256с.

6. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80)/ ЦНИИСК им. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1986-216с.

7. Конструкции из дерева и пластмасс. Примера расчета и конструирования: Учеб. пособие для вузов / Под ред. проф. Иванова В.А. – 3-е изд., перераб. и доп. – Киев: Высш. школа. Главное изд-во, 1981-392 с.

8. А.Б.Шмидт,Ю.В.Халтурин,Л.Н.Пантюшина «15 примеров расчета деревянных конструкций»/Барнаул 1997

Поиск по сайту: