Файл: Курсовая работа по дисциплине Деревянные конструкции Тема Проектирование конструкций покрытия и несущего каркаса здания.docx

Верхний пояс выполняется в виде клееного пакета из черновых заготовок по сортаменту пиломатериалов 2 сорта (ГОСТ 24454-80) сечением 32 х 175 мм. После фрезерования черновых заготовок по пластам для склейки отбирают чистые доски сечением 0,026 х 0,16 м., а после фрезерования пакета сечение будет иметь ширину 160 мм. Клееный пакет принимаем из 34 досок общей высотой 0,026 x 34 = 0,884 м, что составляет 1/19 L пролета. После склеивания пакета и фрезерования по боковым поверхностям его окончательное сечение 0,16 х 0,884 м.

Зададимся эксцентриситетом приложения нормальной силы в опорном и коньковом узлах, 1

с учётом условия e<1/4 h_n, принимаем e=0,220м.

Рис.1.9 Схема загружения верхнего пояса.

Рис.1.10 Эпюра изгибающих моментов от поперечной силы.

Рис. 1.11 Эпюры изгибающих моментов от продольной силы.

Площадь поперечного сечения: F=0,16·0,884=0,141м².

Момент сопротивления:

Момент инерции:

Принимаем расчетные характеристики древесины 2 по табл. 3 (5).
Расчётное сопротивление изгибу и сжатию

R_и = R_сж = ????иа ∙ ????дл*????в ∙ ????т ∙ ????б ∙ ????с.с = 22,5∙0,8∙1.0∙1.0∙0,9∙1,1 = 17,82 МПа

Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов производится в соответствии с п. 4.17 (5) по формуле:

где m_бпри h=0,884 м (см. табл. 9 СП 64) по интерполяции m_б= 0,879

Для шарнирно опёртых элементов при эпюрах изгибающих моментов параболического и прямоугольного очертания (см. рис. 1.11.) изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок определяется по формуле:
M_g=

, где ξ=

; Kн=α_н+ξ(1 -α

_н)
α_н = 0,81 – для эпюры моментов прямоугольного очертания, какая и получается отизгибающего момента М_н.Проверяем прочность принятого поперечного сечения верхнего пояса от первого вариантасочетания нагрузок:

M₀ = М₁ =

кН/м

Разгружающий момент в узлах:

M_н = N_ср · e = ·0,22=63,69 кН/м

Гибкость верхнего пояса в плоскости действия изгибающего момента при l_ck=10,77см

42,15 =>φ =

=1,68>1,00, принимаем φ=1

Где коэффициент А=3000 для древесины согласно п.4.3(5).

ξ=

=0,165
Kн=0,81+0,165 (1 – 0,81)=0,841

Действующий изгибающий момент:

M_g =

=836,35 кН/м

Напряжения в верхнем поясе:

Недонапряжение по одной из проверок должно быть меньше 5%

Принятое сечение удовлетворяет условию прочности.

Так как верхний пояс по всей длине раскреплен покрытием, то расчет на устойчивость плоской формы деформирования не производится ввиду очевидности ее обеспечения.

IIодбор сечения нижнего пояса

Расчетное усилие в нижнем поясе получаем максимальным при первом сочетании нагрузок: N= H₁ =

кН.

Нижний пояс выполняется из двух стальных уголков сечением 0,06 х 0,06 м, толщиной t=0,01 м. (ГОСТ 8510-93).
y_c = 0,9 , коэффициент условия работы согласно табл. 6 (5).

A_н = 2·0,001100= 0,0022 - площадь сечения двух уголков.

– расчетное сопротивление проката на растяжение,

y_n =1,025 - коэффициент надежности по материалу. (см. табл. 1, табл. 2 (8) ).

Для совместной работы уголков нижнего пояса их необходимо соединить по длине планками из листовой стали толщиной 5 мм.

Согласно п. 5.7 (8) наибольшее расстояние между планками:

l_доп= 80·i_x = 80·0,0179= 1,43 м, где i_x = 1,79 см – радиус инерции уголка.

Примем l= 1,40 м.

Во избежание провисания нижнего пояса необходимо установить подвески из тяжей А-Id=12 мм.

Максимальное расстояние между подвесками: l’_доп= 400·i_x = 400·0,0179= 7,16 м.

Устанавливаем 2 подвески по длине нижнего пояса системы.

Расстояние между подвесками

Расчет и конструирование узлов

Опорный узел (pиc. 1.12)
Упорная плита – плита с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс системы. Упорная плита рассчитывается на изгиб приближенно как однопролетная балка с поперечным сечением тавровой формы (рис. 1.13.).

Рис. 1.13
Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять: h_w = h_в_._п — 2 . e= 1,884 — 2· 0,22= 0,444 м.

Ширина упорной плиты принимается по ширине сечения верхнего пояса:

b_пл= 0,16 м.

Геометрические характеристики плиты таврового сечения:

Статический момент относительно оси О-О:

Расстояние от центра тяжести сечения до оси О-О:

Расстояние от центра тяжести сечения до верхней грани плиты:

y₁=h_p +t_w -y_o = 80+8-72,34=15,66 мм

Расстояние от центра тяжести сечения до центра тяжести ребра:

Момент инерции поперечного сечения относительно оси Х-Х:

Моменты сопротивления

Напряжение смятия древесины по площади упора торца верхнего пояса в плиту:

Пролет плиты принимается равным расстоянию в осях между вертикальными фасонками, см.рис.1.5: l_n =0,16 м.

Изгибающий момент в однопролетной балке таврового сечения:

Напряжение при изгибе:

Расчет опорной плиты

Опорная плита – горизонтальная плита, которая рассчитывается как однопролетная балка с двумя консолями на изгиб под действием напряжения смятия ее основания.

Требуемая ширина опорной плиты определяется из условия смятия мауэрлатного бруса поперек волокон:

где A_max =

кН – максимальная опорная реакция,

Rсм₉₀ = 3 МПа – согласно табл. 3 (1).

l= 0,78 м – длина опорной плиты, см. рис. 1.8.

Примем ширину мауэрлатного бруса b_бр=0,20 м, тогда

Изгибающий момент в консольной части опорной плиты

при расчетной ширине b=10мм:

Изгибающий момент в пролете опорной плиты:

Требуемая толщина опорной плиты

где Ry =

=242МПа=242·10³кН/м².

Принимаем толщину плиты t=0,038 м.

Расчет сварных швов. Сварные швы, прикрепляющие пластинки-рёбра упорной плиты к вертикальным фасонкам.

Усилие, приходящееся на одну пластинку:

Требуемая длина шва при толщине Rf= 6мм в соответствии с п.11.2 (5) (толщина сварного шва назначается с учётом минимальной толщины свариваемых элементов).

R_wf=180МПа – расчетное сопротивление шва;

βf= 0,7; - коэффициент глубины проплавления шва;

y_z =1,0; - коэффициент условия работы;

ywf= 0,85 - коэффициент условия работы шва;

y_п = 0,95 - коэффициент надёжности по назначению;

Фактическая длина шва, зависящая от высоты ребра упорной плиты:

l_ω= 2 ·(0,1 + 0,1) = 0,40 м >

м.

Сварные швы, прикрепляющие нижний пояс из уголков к вертикальным фасонкам

Сила, действующая на один уголок:

, где H=

кН-величина распора.

Катет швов на пере и обушке принимаем одинаковой, равной kf =0,009 м, что на 1 мм меньше толщины полки уголка. Требуемая суммарная длина швов, прикрепляющих уголок:

Требуемая длина шва на обушке и пере: lо б = 0,7·0,191 = 0,133 м,
l_п = 0.3·0,191 = 0,057 м.
Длина шва должна быть не менее ширины опорной плиты (мауэрлатного бруса):

l_w = 0,175 м > 0,133 м., принимаем длину шва 0,133 мм.

Расчет стыка нижнего пояса

Длина нижнего пояса распорной системы 11,60 м.

Максимальная длина изготовляемых уголков 10,5 м, следовательно, необходимо устройство стыка нижнего пояса.