Введение

С развитием современных технологий в изготовлении клееных конструкций все чаще используются схемы рамного типа, в том числе значительных пролетов.

В настоящем пособии рассмотрены две наиболее применяемые – ломаноклееные и гнутые рамы, которые входят в курсовой проект по предмету «Конструкции из дерева и пластмасс» и используются в дипломном проектировании по направлению «Строительство».

Активное использование современных информационных технологий в учебном процессе, особенно, в трудозатратных разделах, позволяет более качественно решать главные задачи, в данном случае, по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс». Поэтому в пособии наряду с традиционными методами статического расчета рам приведены пошаговые последовательности реализации задачи в ПК «Лира-САПР». Это позволит не только быстрее и точнее выполнять расчеты и чертежи, но и сравнить с результатами, полученными традиционным ручным счетом.

В приложении приведены необходимые справочные данные и пример выполнения графической части по обеим схемам.

1. Общие сведения

   1. Рекомендации по расчетам

Расчет деревянных рам производится в том же порядке, что и арки с учетом формы этих конструкций.

Нагрузки на раму в большинстве случаев являются равномерно-распределенными, линейными с учетом шага рам B.

Снеговая нагрузка S может располагаться по всему пролету и по полупролетам рам (как в треугольных арках).

Рис. 1.1. Распределение снеговой нагрузки в раме двускатной формы.

Ветровая нагрузка зависит от профиля, размеров здания.

а)

б)

Рис. 1.2. Ветровая нагрузка на рамы

Коэффициенты надежности для собственного веса настила – 1.1; утеплителя – 1.3; расчетная нагрузка с учетом коэффициента перегрузки; IV район – 240кг/м². Нормативное значение снеговой нагрузки определяется путем умножения расчетного значения на коэффициент 0.7.

Геометрический расчет рамы заключается в определении длин элементов, координатных сечений и углов наклона. При кровле из профнастила , что соответствует углу наклона.

Расчетные оси трехшарнирных рам, имеющих переменное сечение, для упрощения расчета удобно принимать параллельными к их наружным кромкам и проходящими через центры их опорного и конькового узлов.

Радиус кривизны гнутых участков гнутоклееных рам рекомендуется принимать близким к наименее допустимому, равному 150, где- толщина склеиваемых досок. Увеличение радиуса нерационально, так как уменьшает объем помещения.

Геометрический расчет полурамы гнутоклееной рамы с углом наклона ригеля , радиусом выгибаr, с длиной прямых участков можно производить с использованием следующих параметров (Рис. 1.3):

–центральный угол оси выгиба

- угол наклона касательной оси середины выгиба к осям стойки и ригеля

Рис. 1.3. Ось карнизного узла гнутоклееной рамы

Определяются координаты характерных точек оси полурамы.

В ломаной раме сечение, проходящее через точку перелома оси полурамы, где располагается зубчатый шип, расчет следует производить по направлению биссектрисы угла этих осей . При этом расчетное сопротивление древесины смятию будет одинаковым в стойке и в ригеле.

Рис. 1.4. Ось карнизного узла ломаной рамы

Статический расчет трехшарнирных гнутоклееных и ломаных рам заключается в определении вертикальных (R) и горизонтальных (H) расчетных усилий в сечениях (M, N, Q) как в арках.

Расчетные изгибающие моменты от ветровой нагрузки в большинстве рам являются незначительными и не превышают 20% суммарных.

Продольные силы могут определятся только в четырех сечениях:

- в опорном N=R;

- в карнизном N=;

- в коньковом N=H;

- в середине ригеля.

Поперечные силы определяются только там, где они необходимы для расчета:

- В опорном узле Q=H;

- В коньковом узле Q=R-Sl/2, при двухстороннем снеге Q=0.

В каркасах трехшарнирных рам опорные реакции определяются так же, как и в безраскосных. Определение расчетных усилий в их сечениях начинается с определения продольных сил в подкосах Nр (Рис. 1.5.). Их можно определить из условия равенства нулю изгибающего момента в шарнирных креплениях стоек к ригелю. При этом продольную силу в подкосе вычисляют с учетом горизонтальной опорной реакции H, высоты стойки hст и расстояния «а» от карнизного узла до подкоса из выражения:

Рис. 1.5. Схема опирания ригеля в подкосных рамах

При определении изгибающего момента в стойке и ригеле условно ее заменяют двумя продольными силами , действующими в противоположных направлениях. Продольная сила во внутренних подкосах сжимающая, а в наружных – растягивающая. Продольные силы в стойках получаются соответственно или сжимающими, или растягивающими. Двойные подкосы рам работают только на сжатие и в них определяются только сжимающие продольные силы.

Полученные усилия в сечениях рамы сводят в таблицу и определяются расчетные сочетания нагрузок (РСН).

Ширина сечений рам принимается, как правило, одинаковой и не более 20 см, чтобы избежать необходимости стыкования досок по ширине.

Требуемая высота сечения определяется по формуле:

Эта формула вытекает из формулы Журавского:

Высоту сечения в пролетах гнутоклееной и ломаной рам определяют по максимальному изгибающему моменту. Продольную силу при этом пока не учитывают как незначительно влияющую на сечение с коэффициентом k=0.8, который и учитывает ее влияние.

Высота сечения принимается кратной толщине досок. Высоту конькового и опорного узлов следует принимать одинаковыми.

Проверка прочности производится на M и N, приложенных к геометрической оси этого сечения в половине его высоты. Эти усилия получаются путем переноса соответствующих усилий, определенных обычно относительно расчетной оси рамы на нейтральную ось сечения. Расстояние между этими сечениями – «e» (эксцентриситет) определяется в зависимости от высоты опорного и карнизного сечений из выражения:

При этом продольная сила N сохраняет свое значение, а изгибающий момент уменьшается до величины:

Проверка прочности производится по формулам:

Рис. 1.6. Схемы карнизных узлов: а) гнутой и б) ломаной рам