- •Снеговая нагрузка: Минск находится в I iб снеговом районе, поэтому
- •2.4. Проверка устойчивости плоской формы деформирования рамы
- •Площадь сечения гнутой части:
- •Момент сопротивления сечения:
- •Гибкость рамы:
- •3. Мероприятия по обеспечению пространственной жесткости здания
- •4. Мероприятия по обеспечению долговечности основных несущих и ограждающих конструкций.
- •5. Список использованных литературных
2. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ РАМЫ.
В основном применяют однопролётные двускатные рамы при пролётах 12…24 м. Трёхшарнирная рама является статически определимой. Преимуществом этой схемы является независимость действующих в её сечениях усилий от осадки фундаментов и относительная простота решений шарнирных опорных узлов. К недостаткам относится возникновение больших изгибающих моментов в карнизных сечениях или узлах.
Трёхшарнирные клеедеревянные рамы заводского изготовления являются одним из основных видов деревянных рам. Элементы этих рам имеют прямоугольные клеедеревянные сечения постоянной ширины и переменной высоты.
Гнутоклееная рама состоит из двух полурам. Полурама представляет собой гнутый элемент переменного сечения. Имеет следующие достоинства: состоит из двух элементов, соединенных тремя шарнирами, переменная высота сечения позволяет экономить древесину. Недостатками являются: большая трудоемкость при изготовлении.
2.1. Определение действующих на раму нагрузок
На раму действуют следующие нагрузки:
- нагрузка от собственного веса покрытия и рамы
- снеговая нагрузка в соответствии со снеговым районом
- ветровая нагрузка, определяемая в соответствии с ветровым районом
Все нагрузки рассматриваются в соответствии с коэффициентами надёжности.
Собственный вес рамы:
g = = =0,172кН/м2
gk =0,434кН/м2 - постоянная нормативная нагрузка от плиты покрытия и кровли;
gsk =1,2 кН/м2 - полное нормативное значение снеговой нагрузки;
ksw = 5 - коэффициент собственного веса конструкции табл.1.4./3/;
l =18 м - пролёт рамы.
Ветровая нагрузка:
qwk =0·k·C
Город Минск находится в II ветровом районе, для которого нормативное значение ветрового давления 0=0,3 кПа (табл. 1.10 /3/), коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте k (табл. 1.11/3/):
Аэродинамический коэффициент принимается по таблице 1.12/3/.
qwk1=0,3·0,63·0.8=0,151кН/м2
qwk2=0,3·0,614·0.8=0,113 кН/м2
qwk3=0,23·0,614·(-0.24)=-0,034 кН/м2
qwk4=0,23·0,752·(-0.24)=-0,042 кН/м2
qwk5=0,23·0,752·(-0.4)=-0,069 кН/м2
qwk6=0,23·0,614·(-0.4)=-0,056 кН/м2
qwk7=0,23·0,614·(-0.24)=-0,056 кН/м2
qwk8=0,23·0,5·(-0.4)=-0,046 кН/м2
Расчетные значения ветровой нагрузки рассчитываются с учетом коэффициента надежности d = 1,4 /п.1.3.3 /3//:
qwd1=0,657 кН/м qwd5=-0,494 кН/м
qwd2=0,806 кН/м qwd6=-0,403 кН/м
qwd3=-0,242 кН/м qwd7=-0,403 кН/м
qwd4=-0,297 кН/м qwd8=-0,329 кН/м
Снеговая нагрузка: Минск находится в I iб снеговом районе, поэтому
S0=1,2кПа (табл. 1.7/3/)
qsk2 = S0·μ=1,2·1.25=1,5 кН/м2
qsk1 = S0·μ=1,2·0.75=0.9 кН/м2
d = 1,6/п.1.3.2 /3//
Рис. 2.1 Схема снеговой нагрузки, действующей на раму.
Таблица 2.1 Нагрузки, действующие на раму
Наименование нагрузок |
Нормативная нагрузка кН/м2 |
Коэффициент надёжности по нагрузке |
Расчётная нагрузка кН/м2 |
Постоянная: |
|
|
|
- кровля |
0,08 |
1,3 |
0,104 |
- плита |
0,264 |
|
0,3169 |
- собственный вес рамы |
0,183 |
1,1 |
0,2013 |
Нагрузки, действующие на 1 м рамы:
- собственный вес рамы:
1,026 кН/м
- от кровли и плиты:
(0.104+0.3169)·5.1=2,147 кН/м
- постоянная:
gd =2,147/cos20+1,026 =3,311кН/м
- снеговая:
qd1= 0,965,1/cos20 =5,21 кН/м.
qd2= 1,6·5,1/cos20=8,684 кН/м.
Чтобы перейти от горизонтального направления действия нагрузки к наклонному (по ригелю) делим на косинус угла наклона ригеля.
Для рамы рассматриваются следующие схемы нагружения:
а) постоянная и временная снеговая на всём пролёте;
б) постоянная на всем пролёте и временная снеговая на пролета;
в) постоянная и временные (снеговая и ветровая) на всём пролете;
г) постоянная и временные (снеговая на пролета и ветровая на всём пролете).
Рис. 2.2 Схемы нагружения рамы
2.2. Подбор сечений
1. Максимальные усилия (в сечении 2)
Md =349,083 кНм
Nd =97,407 кН
Расчётное сопротивление сжатию и изгибу сосны, при ширине сечения b = 24,5 см: fm.d=15 МПа, fс.о.d=15 МПа (табл. 2.4/3/). fm.d=15·kmod·ks·kh·k·kr·kt=15·1.05·0.9·0.8·1.1·0.8·1=9,98 МПа
fс.о.d=15·kmod·ks·kh·k kr·kt=15·1.05·0.9·0.8·1.1·0.8·1=9,98МПа
kmod =1.05 - коэффициент условий работы, учитывающий влажность и длительность нагружения (табл.2.6 /3/)
ks =0.9 – коэффициент, учитывающий глубокую пропитку антипиренами под давлением (п.2.1.2.10 /3/)
kh = 0.8 - коэффициент, учитывающий изменение высоты поперечного сечения деревянных элементов (табл.2.7 /3/)
k = 1.1 - коэффициент, учитывающий изменение расчетных сопротивлений в зависимости от толщины слоёв в клееных элементах (табл.2.8 /2/)
kr=0,8 по табл. 2.9/3/.
Требуемая высота сечения определяется по величине изгибающего момента, а наличие продольной силы учитывается коэффициентом 0.8:
hкарн = = =1,069м
Принимаем доски сечением 250х25мм. С учетом острожки сечение досок – 245х19мм.
Принимаем высоту карнизного сечения (сечение 2) из 66 слоев досок толщиной 19 мм, тогда высота сечения h=19·57=1083мм =1,083 м
Сечение b х h = 245 х 1083 мм – в карнизном сечении
2. Опорное сечение
Vd =38,476кН – максимальная поперечная сила в опорном сечении (сечение 5)
Принимаем доски сечением b x = 245 x 19 мм
Расчётное сопротивление скалыванию fv.o.d = 1,5 МПа (табл. 2.4 /3/).
kmod=1,05 (табл. 2.6 /3/); k = 1,1(табл. 2.8 /3/); ks=0,9 (п. 2.1.2.10 /3/); kh = 0,8 (табл. 2.7 /3/).
Расчётное сопротивление скалыванию:
fv.0.d =1.5·kmod·ks·kh·k·kt =1.5·1.05·1.1 ·0.9·0.8·1=1,247 МПа.
Ширина сечения b=0.245 м;
Требуемая высота сечения на опоре:
hоп = = =0,051м
hоп =0.4·hкарн=0.4·1,083=0,433м
Принимаем высоту сечения из 25 досок толщиной 19 мм
h =25·19=475 мм
Высота сечения в коньке принимается конструктивно:
hк =0.3·hкарн=0.3·1,083=0,325 м
Принимаем высоту сечения из 20 досок толщиной 19 мм
hк =20·19=380 мм.
2.3. Расчет рамы на прочность
Выполняем в соответствии с указаниями п.7.1.9 /1/ по формуле 7.31/1/:
где (формула 7.30 /1/) - расчетное напряжение сжатия;
Площадь сечения:
А=b·h=0,245·1,083=0,265335 м2
Так как в соответствии с п. 7.3.3.4 /1/ напряжения от изгиба надо определять с учетом нелинейного распределения по высоте сечения:
= 0,86
(формула 7.22 /1/) - расчетное напряжение изгиба;
Коэффициент, учитывающий увеличение напряжений при изгибе от действия продольной силы, определяем по формуле 7.32 /1/:
,
где kc – коэффициент продольного изгиба, определяемый по формуле 7.13 /1/ при rel: ,
или по формуле 7.14 /1/ при rel: , где
(формула 7.15 /1/); (п. 6.1.5.2 /1/);
Гибкость рамы:
(7.16 /1/);
где - расчётная длина рамы;
Длина стойки lст =9.7 м;
Длина выгиба lгн =r·2=2·1.22=2.46 м;
Длина полуригеля lриг = = =8,17 м;
Длина полурамы lр =lст +lгн +lриг =9,7+2,46+8,17=20,33 м (стр.193 /4/);
Расчетная длина lР =20,33 м (принимаем длину полурамы) (п.7.3.3.2 /1/).
- радиус инерции сечения элемента в направлении соответствующей оси;
Так как , то (7.14 /1/)
Тогда
Прочность сечения обеспечена.