2.2.2 Расчёт и конструирование элементов стропильной системы

Определяем нагрузку на 1 м погонный стропил:

q=gхa/cosa=3,078 х1/0,988=3,491 кН/м,

где а – шаг стропильных ног;

g – расчетная нагрузка на 1 м² кровли;

cosa – угол наклона.

Расчет нижней части стропильной ноги

Рисунок 13 – Расчетная схема и сечение нижней части стропильной ноги

Определяем изгибающий момент:

Проверяем прочность:

Прочность обеспечена.

где f_md - расчетное сопротивление древесины изгибу (т.6.4 ТКП 45-5.05-

146- 2009);

- расчетное напряжение при изгибе;

W_d - момент сопротивления сечения.

где b - ширина сечения стропильной ноги, см;

h - высота сечения стропильной ноги, см.

Проверяем жесткость:

Определяем нормативную погонную нагрузку:

где g_н – нормативная нагрузка на 1м² кровли (т.1).

Момент инерции:

Проверяем относительный прогиб:

Жесткость обеспечена.

Расчет верхней части стропильной ноги

Рисунок 14 – Расчетная схема и сечение верхней части стропильной ноги

Определяем изгибающий момент:

Определяем продольную силу:

Проверка прочности:

При изгибе с осевым растяжением должно удовлетворяться следующее условие:

где –расчётное напряжение растяжения, определяемое по формуле:

где –площадь поперечного сечения элемента нетто;

A_inf=hхb=14х10=140 см² –расчётное напряжение изгиба, определяемое по формуле:

где –расчётное сопротивление древесины растяжению, -снимаемое по

т.6.4 ГКП 45-5.05-146-2009 «Деревянные конструкции»;

–расчетное сопротивление древесины изгибу (т.6.4 ТКП 45- .05-

146-2009).

Прочность обеспечена.

Проверка жесткости:

Жесткость обеспечена.

Расчет подкоса

Определяем усилие в подкосе:

Рисунок 15 – Расчетная схема и сечение подкоса

Находим длину подкоса:

Принимаем 2 доски размером 14х5 см;

Определяем радиус инерции:

i=0.289хb=0,289х10=2,89 см;

Определяем гибкость:

где l_d – расчетная длина элемента.

l_d =μ_охl=1х298=298 см

где μ_о=1 по пункту 7.7.1 ТКП 45-5.05-146-2009 «Деревянные конструкции».

Производим проверку на устойчивость:

где k_с – коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости

гибкости элемента;

f_c.o.d - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон

(т.6.4 101 45-5.05-146-2009).

Так как λ=103,114>λ_rel=70 – то коэффициент продольного изгиба находим по формуле:

A_d=hхb=14х10=140 см² – расчетная площадь поперечного сечения брутто; Устойчивость обеспечена.

Расчет стойки

Определяем усилие в стойке:

N₂=2ql₂=2х3,078х2,8=17,237 кН.

Рисунок 16 – Расчетная схема и сечение стойки

Для сечения стойки принимаем 2 доски размером 10x5 см;

Определяем радиус инерции: i = 0,289хb = 0,289х10 = 2,89 см;

Определяем гибкость:

где l_d – расчетная длина элемента.

l =μ_охl=1х131=131 см

где μ_о=1 по пункту 7.7.1 ТКП 45-5.05-146-2009 «Деревянные конструкции».

Производим проверку на устойчивость:

где k_с – коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости

гибкости элемента;

f_c.o.d - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон

(т.6.4 101 45-5.05-146-2009).

Так как λ=45,329<λ_rel=70 – то коэффициент продольного изгиба находим по таблице методом интерполяции:

A_d=hхb=10х10=10 см² – расчетная площадь поперечного сечения брутто; Устойчивость обеспечена.

Расчет конькового узла (гвоздевое соединение)

Принимаем толщину накладки 5см с 2-х сторон, гвозди d=5мм, l=175мм

Расчетную несущую способность одного среза в односрезных и симметричных двухсрезных соединениях следует принимать как наименьшее значение из найденных и рассчитывать по приведенным ниже формулам:

где f_n.l.d, f_n.2.d - расчетное сопротивление смятию древесины в глухом

канальном гнезде для односрезных и симметричных

соединений;

f_nd - расчетное сопротивление изгибу нагеля;

t₁ - толщина крайних элементов в симметричных соединениях

или более тонких элементов в односрезных соединениях;

t₂ - толщина средних элементов в симметричных соединениях или более толстых, или равных но толщине элементов в односрезных соединениях;

d - диаметр нагеля;

β_п - коэффициент, зависящий от отношения толщины более тонкого элемента к диаметру нагеля;

k_a- коэффициент, учитывающий угол (а) между силой и направлением волокон;

R_ld=2+2,5+1,02=5,52 кН

где k_n — коэффициент, зависящий от типа нагеля, приводится в разделе 9 т.6.4 ТКП 45-5.05-146-2009.

Определяем количество гвоздей для крепления стропил двумя накладками:

где R_1d.min — минимальное значение несущей способности одного среза нагеля в соединении;

n_n - количество нагелей в соединении;

n_s - количество швов в соединении для одного нагеля.

Принимаем по 3 гвоздей 05мм с каждой стороны. Всего 12 гвоздей.

Определяем несущую способность:

R_d= R_d.minхnхn_з=1.02х12х2=24,48 кН

Расстояние между осями гвоздей вдоль волокон (S) для пробиваемых насквозь элементов толщиной не менее 10d' равно 15-ти диаметрам нагеля, следовательно:

S₁=15d=15х5=75 мм.

Остальные узлы принимаются конструктивно.

Рисунок 17 – Коньковое соединение стропил