- •Министерство образования Республики Беларусь
- •Пояснительная записка
- •Содержание дисциплины
- •Тема 3. Расчет элементов конструкций из цельной и клееной древесины и пластмасс
- •Тема 4. Соединения элементов конструкций из древесины и пластмасс
- •Тема 5. Особенности расчета деревянных элементов составного сечения
- •Тема 11. Стропильные фермы
- •Тема 12. Колонны, стойки
- •Тема 13. Арочные и рамные конструкции
- •Тема 14. Обеспечение пространственной неизменяемости
- •Раздел VII. Специальные деревянные конструкции *)
- •Примерное содержание курсового проекта
- •Примерное содержание курсовой работы
- •Основная литература
- •Дополнительная литература
- •Компьютерные программы и другие научно-методические материалы
- •Содержание
- •3. Конструирование и расчёт трёхшарнирной арки стрельчатого очертания.
- •5. Расчёт конькового узла
- •6. Расчёт опорного узла
- •7. Расчёт колонны.
- •Ветровые нагрузки
- •Задание на курсовой проект.
- •Исходные данные:
- •Содержание
- •Расчет ограждающих конструкций покрытия.
- •Клеефанерная панель покрытия.
- •2. Расчет несущей конструкции пролета а-б.
- •2.1. Пятиугольная трапецеидальная металлодеревянная ферма.
- •2.2 Выбор конструктивной схемы.
- •2.3 Сбор нагрузок.
- •К расчету усилий в стержнях.
- •Диаграмма Максвелла-Кремоны
- •От единичной нагрузки приложенной на половине пролета.
- •Диаграмма Максвелла-Кремоны
- •2.4 Конструктивный расчет.
- •2.5 Расчет и конструирование узловых соединений.
- •3. Расчет несущей конструкции пролета б-в.
- •3.1 Клеефанерная балка с волнистой стенкой
- •3.2 Конструктивная схема балки
- •3.3 Сбор нагрузок
- •3.4 Статический расчет балки
- •4. Мероприятия по обеспечению пространственной устойчивости здания.
- •5. Мероприятия по обеспечению огнестойкости и долговечности проектируемых конструкций.
- •7. Список литературы.
К расчету усилий в стержнях.
От единичной нагрузки по всему пролету:
Диаграмма Максвелла-Кремоны
От единичной нагрузки приложенной на половине пролета.
Диаграмма Максвелла-Кремоны
Значения усилий: постоянных, снеговых на всем пролете и снеговых на половине пролета получаются умножением усилий от единичной нагрузки на значения:
G = 9,47 кН – постоянная;
Р = 10,9 кН – временная (снеговая).
В таблице №3 (последняя колонка) для расчета выбраны максимальные сочетания усилий.
Таблица 3.
Обозначение элементов |
Номера стержней |
Длина стержней в осях, см |
Усилие от единичной узловой нагрузки Р = 1,кН |
Усилие от постоянной узловой нагрузки по всему пролету |
Усилие от снеговой нагрузки, кН. |
Расчетные усилия, кН | ||||
На половине пролета |
По всему пролету |
На половине пролета |
По всему пролёту | |||||||
слева |
справа |
слева |
справа | |||||||
Верхний пояс |
9 - 3 |
445,3 |
-1,930 |
-0,965 |
-2,896 |
-27,43 |
-21,04 |
-10,52 |
-31,57 |
-59,00 |
10 - 4 |
445,3 |
-1,930 |
-0,965 |
-2,896 |
-27,43 |
-21,04 |
-10,52 |
-31,57 |
-59,00 | |
Нижний пояс |
1 - 8 |
442,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 - 11 |
442,5 |
1,6 |
1,6 |
3,2 |
30,30 |
17,44 |
17,44 |
34,88 |
65,18 | |
Раскосы |
8 - 9 |
485,6 |
2,08 |
1,04 |
3,12 |
29,55 |
22,67 |
11,34 |
34,01 |
63,56 |
10 - 11 |
534,6 |
0,377 |
-0,755 |
-0,377 |
-3,57 |
4,11 |
-8,23 |
-4,11 |
-7,68 | |
Стойки |
2 - 8 |
200 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 - 10 |
250 |
-1 |
0 |
-1 |
-9,47 |
-10,9 |
0 |
-10,9 |
-20,37 | |
11 - 12 |
300 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 | |
Опорные реакции |
Rл |
- |
1,5 |
0,5 |
2 |
18,94 |
16,35 |
5,45 |
21,8 |
40,74 |
Rп |
- |
0,5 |
1,5 |
2 |
18,94 |
5,45 |
16,35 |
21,8 |
40,74 |
2.4 Конструктивный расчет.
Верхний пояс.Верхний пояс рассчитываем как сжато-изгибаемый стержень, находящийся под действием внецентренно приложенной нормальной силы и изгибающего момента от поперечной нагрузки панели. Для расчета принимаем расчетное усилие в опорной панели (4-10)(снег на всем пролете) (т.к. N(4-10) = N(3-9)):
N(4-10)=59,0 кН.
Максимальный изгибающий момент в панели фермы от внеузловой равномерно распределенной нагрузки определяем с учетом, что на верхний пояс приходится половина собственного веса фермы
Принимаем сечение верхнего пояса в виде клееного пакета, состоящего из черновых заготовок по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов второго сорта (применительно к ГОСТ 24454-80) сечением 45х175 мм.
Принимаем расчетные характеристики древесины второго сорта по табл.3 СНиП II-25-80. Расчетное сопротивление изгибу и сжатию: Rи= Rc =15 МПа.
Приближенно требуемая площадь сечения:
После фрезерования черновых заготовок по пластям на склейку идут чистые доски сечением 35х175мм. Клееный пакет состоит из 10 досок общей высотой 10х35=350мм. После склейки пакета его еще раз фрезеруют по боковым поверхностям; таким образом, сечение клееного пакета составляет 160х350 мм.
Площадь поперечного сечения:
Момент сопротивления сечения:
Радиус инерции:
Гибкость:
Коэффициент учета деформаций:
0,81+0,06*(1-0,81)=0,82
1,22+0,06*(1-1,22)=1,21
Момент с учетом деформаций:
Напряжение в панели АС:
Примем эксцентриситет продольных сил 2 см
Так как панели кровли крепятся по всей длине верхнего пояса, то проверку на устойчивость плоской фермы деформирования не проводим.
Нижний пояс. Расчетное усилие в панели (8-1) нижнего пояса: N(8-1)= 0, l0=4,425 м.
Панель (8-1) нижнего пояса фермы формообразующая и выполнена в виде клееного пакета такой же ширины, что и для верхнего пояса – 160 мм, состоящего из черновых заготовок по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов второго сорта (применительно к ГОСТ24454-80) сечением 45х175 мм. Сечение подбираем по предельной гибкости.
При λпр = 150 находим высоту сечения: Принимаем пакет из 4 досок общей высотой 14 см.
Сечение панели (8-1) нижнего пояса 160х140мм, F=224 см²,
Расчетное усилие в нижнем поясе (панель (11-1)): N(11-1) = 65,18 кН.
Панель (11-1) нижнего пояса фермы, выполняют из уголков стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.
Необходимая площадь сечения пояса:
, где (значениеRстр берем по таблице 51, а коэффициент условия работы γс= 0,9 согласно таблице6, п.5 СНиП II-23-81).
Принимаем два уголка размером: 56х36х4, F=3,58см2;
Тогда
Пролет нижнего пояса Радиус инерции принятых уголковix = 0,0178 м. Гибкость нижнего пояса: , где λ = 400 – предельная гибкость металлического нижнего пояса.
Принимаем панель (11-1) нижнего пояса из 2-х уголков 56х36х4мм.
Раскос (10-11). Расчетное усилие в раскосе: N(10-11) = -7,68кН (сжат), l0 = 5,346 м.
Сечение раскоса принимаем из клееного пакета такой же ширины, что и для верхнего пояса – 160мм. Высоту сечения раскоса принимают из пяти досок толщиной 35 мм после фрезерования; общая высота пакета h = 5·35 = 175 мм.
Гибкость раскоса:
где А = 3000 – коэффициент для древесины.
Напряжение в сжатом раскосе с учетом устойчивости
Принимаем раскос (10-11) из клееного пакета древесины сечением 160х175мм.
Раскос (8-9). Расчетное усилие в раскосе: N(8-9) = 63,56 кН (растянут).
Принимаем раскос из двух уголков:
Здесь значение Rстр по табл.51, а коэффициент условия работы γс=0,9 согласно табл.6, п.5 СНиП II-23-81, где Rстр·γс=230·0,9=207МПа.
Принимаем уголки размером : └ 60х6; Fнт = 0,692·10-3 м² > 0,15·10-3 м².
Пролет раскоса l0 = 4,856 м. Радиус инерции принятых уголков ix = 0,0183 м. Гибкость раскоса: , где λ=400 – предельная гибкость металлического раскоса.
Принимаем раскос (8-9) из уголков сечением 60х6мм.
Стойка (2-8).Расчетное усилие в стойке: N(2-8)=0, l0=2,0м.
Стойка формообразующая.
Сечение стойки принимаем из клееного пакета такой же ширины, что и для верхнего пояса – 160 мм. Высоту сечения стойки принимают из четырех досок толщиной 35 мм после фрезерования; общая высота пакета h = 4·35 = 140 мм.
Гибкость стойки:
Принимаем сечение стойки из клееного пакета древесины 160х140мм.
Стойка (9-10).Расчетное усилие в стойке: N(9-10) = -20,37 кН, l0 = 2,5 м.
Сечение стойки принимаем из клееного пакета такой же ширины, что и для верхнего пояса – 160 мм. Высоту сечения стойки принимаем из четырех досок толщиной 35 мм после фрезерования; общая высота пакета h = 4·35 = 140 мм.
Гибкость стойки: , тогда коэффициент продольного изгиба:где а=1 – коэффициент для древесины.
Напряжение в сжатой стойке с учетом устойчивости:
Принимаем стойку из клееного пакета древесины сечением 160х140мм.
Стойка (11-12).Расчетное усилие в стойке: N(11-12) = 0, l0 = 3,0 м.
Сечение стойки принимаем конструктивно из круглой стали Ø 18 мм. Металлическая подвеска выполняет роль поддержания нижнего пояса (уменьшения рабочего пролета нижнего пояса).
Принимаем сечение тяжа Ø 18мм.