Конструкции из дерева и пластмасс. Курсовой проект

Содержание

Слайд 2

Произвести конструирование и расчет основных несущих конструкций одноэтажного, однопролетного промышленного здания

Произвести конструирование и расчет основных несущих конструкций одноэтажного, однопролетного промышленного

здания - плиты покрытия, стропильной фермы - при следующих условиях:
пролет здания…………………………………………..……… L
длина здания ………………….......…………………….… 9 х B
высота колонны …….………..................................………..  H
шаг несущих конструкций ……….……………………….….. B
условия эксплуатации …….......................…А1, А2 (табл.1 СП)
район строительства:…………………..……город – по таблице

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

Слайд 3

Плита покрытия: каркасная деревянная с продольными ребрами составного сечения с соединениями

Плита покрытия: каркасная деревянная с продольными ребрами составного сечения с соединениями

на нагельных пластинах ТГк.
Нагельные пластины ТГк с нагелями диаметром 6 мм, длиной 70 мм (для плиты покрытия и стропильной фермы).
Состав плиты покрытия приведен в таблице.
Ширина плиты покрытия – в таблице. 
Стропильная ферма: металлодеревянная треугольного очертания с соотношением высоты к пролету 1:6; верхний пояс – деревянный составного сечения с соединениями на нагельных пластинах ТГк, нижний пояс металлический из уголкового проката, стойки – деревянные, раскосы – металлические из круглой стали. 
Слайд 4

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СТб 3801 Вариант 1.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СТб 3801 Вариант 1.

Слайд 5

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СТб 3802 Вариант 2.

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СТб 3802 Вариант 2.

Слайд 6

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СТб 3803 Вариант 3

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ. СТб 3803 Вариант 3

Слайд 7

Состав нагрузок на покрытие.

Состав нагрузок на покрытие.

Слайд 8

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ (ПРИМЕР). Произвести конструирование и расчет основных несущих конструкций

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ (ПРИМЕР).

Произвести конструирование и расчет основных несущих конструкций

одноэтажного, однопролетного промышленного здания - плиты покрытия, стропильной фермы, составной колонны - при следующих условиях:
пролет здания…………………………………………..……… 18м;
длина здания ………………….......……………………..…… 60м;
высота колонны …….………..................................………..  5,0м;
шаг несущих конструкций ……….……………………….….. 6,0м;
условия эксплуатации …….......................…А1, А2 (табл.1 СП);
район строительства:…………………............…..……… г. Киров.
Слайд 9

Плита покрытия: каркасная деревянная с продольными ребрами составного сечения с соединениями

Плита покрытия: каркасная деревянная с продольными ребрами составного сечения с соединениями

на нагельных пластинах ТГк, нижняя обшивка фанера толщиной 8 мм., пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной 200 мк, утеплитель толщиной 150 мм. с объемной массой 97 кг/см2, кровля – профилированный настил Н-44. Ширина плиты покрытия – 1,5 метра. 
Стропильная ферма: металлодеревянная треугольного очертания с соотношением высоты к пролету 1:6; верхний пояс – деревянный составного сечения с соединениями на нагельных пластинах ТГк, нижний пояс металлический из уголкового проката, стойки – деревянные, раскосы – металлические из круглой стали. 
Колонна: деревянная составного сечения с соединениями на нагельных пластинах ТГк .
Слайд 10

Компоновочная схема здания

Компоновочная схема здания

Слайд 11

Нагельные пластины ТГк

Нагельные пластины ТГк

Слайд 12

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ Конструкция плиты покрытия пролетом L= 6м с

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛИТЫ ПОКРЫТИЯ

Конструкция плиты покрытия пролетом L= 6м с деревянным

каркасом показана на рис. 2.
Продольные ребра панели выполняются в виде составных стержней с соединениями на нагельных коннекторах типа ТГк, поперечные ребра выполняются из одиночных брусьев целого сечения.
Объединение продольных и поперечных ребер каркаса осуществляется с помощью шурупов или гвоздей, закрепляющих монтажные выпуски основы десяти нагельных коннекторов, размещенных по концам и середине длины продольных ребер, относительно поперечных ребер.
  Расчет плиты покрытия такого типа сводится к расчету продольных ребер, совместно воспринимающих всю приложенную к плите нагрузку.
Слайд 13

Конструкция плиты покрытия

Конструкция плиты покрытия

Слайд 14

1.1. Сбор нагрузок. Сбор нагрузок осуществим по предварительно принятым, ориентировочным размерам элементов каркаса и средств соединения.

1.1. Сбор нагрузок.

Сбор нагрузок осуществим по предварительно принятым, ориентировочным размерам элементов

каркаса и средств соединения.
Слайд 15

Сортамент пиломатериалов b = 75, 100, 125 h = 100, 125, 150, 175, 200, 225

Сортамент пиломатериалов
b = 75, 100, 125
h = 100, 125, 150,

175, 200, 225
Слайд 16

Погонная нагрузка на каждое продольное ребро каркаса имеет, при ширине плиты

Погонная нагрузка на каждое продольное ребро каркаса имеет, при ширине плиты

bп = 150 см, следующие значения: 
- нормативное qн = (2,5 + 0,49) х 0,75 = 2,24 кН/м; 
- расчетное q = (3,5 + 0,56) х 0,75 = 3,04 кН/м.
Максимальный изгибающий момент: 
- расчетное значение Mmax = 0,125 q L2 = 1368 кН см;
- нормативное значение Mн = 0,125 qн L2 = 1008 кН см.
Слайд 17

1.2. Конструктивный расчет продольного ребра Конструктивный расчет продольного ребра, как составного

1.2. Конструктивный расчет продольного ребра

Конструктивный расчет продольного ребра, как составного стержня

с соединениями на деформативных (податливых) связях сдвига, выполним по методике, представленной в разделе 4 Рекомендаций и СП «Деревянные конструкции».
Принимаем поперечное сечение ребра из двух составляющих элементов (n = 2); размеры их поперечного сечения:
– нижний элемент А1 = b х h1 = 10 х 15 см; I1 = (b х h13) / 12 = 2812,5 см4;
– верхний элемент А2 = b х h2 = 10 х 15 см; I2 = (b х h23) / 12 = 2812,5 см4.
Суммарная величина моментов инерции составляющих элементов ΣIi = 5625 cм4.
Слайд 18

Геометрические характеристики поперечного сечения ребра как целого: W = (b х

Геометрические характеристики поперечного сечения ребра как целого: W = (b х h2)

/ 6 = 1500 см3; I = (b х h3) / 12 = 22500 см4;
статический момент сдвигаемой части относительно обобщенной нейтральной оси
S = 10 х 15 х 7.5 = 1125 см3; отношение S / I = 0.05 см.
Материал: сосна 2-го сорта; Rи = 19,5 х 0,66 = 12,8 МПа ≈ 1.3 кН/см2;
E = 300Rc = 390 кН/см2; Eн = 1000 кН/см2 (здесь E, Eн - модули упругости древесины при расчете по первому и второму предельным состояниям соответственно).
Средства соединения: нагельные пластины Ст5Г6к по номенклатуре, представленной в Рекомендациях:  nн = 5, dн = 6 мм,
 Tc = Tн.п = 5 х 1,4 = 7 кН.
Слайд 19

Расчетная деформативность по одной плоскости сдвига δс = 0,1см, полные расчетные

Расчетная деформативность по одной плоскости сдвига δс = 0,1см, полные расчетные деформации

взаимного сдвига Δc = 0,2 см.
Количество связей сдвига на полудлине продольного ребра определим из выражения:
nc ≈ kTj  M S / I Tc nc = 1 х 1368 х 0.05 / 7 ≈ 10 шт. 
где kTj  – коэффициент неравномерности распределения сдвигающих усилий между связями сдвига; при изгибе распределенной нагрузкой и расстановке связей сдвига с переменным шагом kTj = 1.0.
Слайд 20

Принимаем nc = 7 (может быть принято и меньшее число, чем

Принимаем nc = 7 (может быть принято и меньшее число, чем получено

из расчета); общее количество связей по всей длине продольного ребра получим из выражения nк = 2 nc+1=15.
Дополнительная связь устанавливается в середине пролета для закрепления среднего поперечного ребра, а также для уменьшения местных изгибающих напряжений в верхнем составляющем элементе ребра.
Слайд 21

Поверочный расчет принятых конструктивных параметров (размеров сечения и числа связей сдвига):

Поверочный расчет принятых конструктивных параметров (размеров сечения и числа связей

сдвига):
1. Напряжения в стержне целого сечения, кН/см2
σ= Mmax / Wнт = 1368 / 1500 = 0,912
2. Сдвигающая сила на полудлине стержня целого сечения, кН 
T = MS / I = 1368 х 0,05 = 58,4
3. Прогиб стержня целого сечения (без учета сдвигов), см
f = Mн L2 / Kf Eн I = 1008 х 6002 / 9,6 х1000 х 22500 = 1,68
4. Суммарная жесткость средств соединения, кН/см 
Kс = nc Tc / δc  = 7 х 7 / 0,1 = 490
5. Деформативность средств соединения (nc = 7), см 
Δск = 2 T / Kc = 2 х 58,40 / 490 = 0,24
Слайд 22

6. Взаимное смещение элементов стержня-пакета (Kc =0), см Δ0= ML Σhi

6. Взаимное смещение элементов стержня-пакета (Kc =0), см 
Δ0= ML Σhi

/ 2Kf EIi = 1368 х 600 х 30 / 2 х 3 х 390 х 5625 = 1,87
7. Смещение элементов в составном стержне (nc = 7), см
Δoc = Δo Δcк / (Δo + Δcк) = 1,87 х 0,24 / (1,87 + 0,24) = 0,21
8. Параметр mwi (для определения коэффициента kw)
mwi = (hi E I / h ΣEIi) – 1 = n - 1 = 2 – 1 = 1,0
9. Коэффициент влияния податливости связей сдвига kw)
kw = 1 / (1+ mw2 Δoc / Δo) = 1 / (1 + 0,21 / 1,87) = 0,899
10. Параметр mI (для определения коэффициента kI)
mI = (EI / ΣEIi) – 1 = n2 - 1 = 4 – 1 = 3,0
Слайд 23

11. Коэффициент влияния податливости связей kI kI = 1 / (1

11. Коэффициент влияния податливости связей kI
kI = 1 / (1

+ mwi Δoc / Δo) = 1 / (1 + 3 х 0,21 / 1,87) = 0,748
12. I предельное состояние. Расчет нормальных сечений
σn2 = σ / kw < Rи / γп  0,912 / 0,899 = 1,01 < 1,3 / 0,95 = 1,37
13. I предельное состояние. Расчет средств соединения
Tп= kT T (1 - Δoc / Δo) < nc Tc 
1 х 58,40 (1 – 0,21 / 1,87) = 51,8 ~ 7 х 7 = 49
14. II предельное состояние. Прогиб продольного ребра панели
fп = f / kI < fдоп  1,68 / 0,748 = 2,25 < 2,4
Слайд 24

Расчетные координаты связей сдвига определим из выражения: Xк+1 = (L /

Расчетные координаты связей сдвига определим из выражения: 
Xк+1 = (L /

π ) arcsin (k / nc)
 где (к+1) - порядковый номер связи; к = 0...7 (при вычислении значений arcsin(k/nc) следует использовать размерность "радианы").
Расстояние между связями определим из выражения:
S 1,k+1 = Xk+1 – Xk < S1min = 12d
где S1,k+1 – расстояние между (k+1)-й и k-й связями сдвига (нагельными пластинами) в продольном направлении; d – диаметр нагелей.
Расстояние от торца составляющих элементов до первого нагельного коннектора (k=0) примем равным S1 = 9d = 5,5см (вместо обычных S = 12d), что допустимо в виду имеющихся запасов прочности и целесообразно для объединения продольных и поперечных ребер каркаса.
Слайд 25

Примечание: 1. Как следует из выражения для коэффициента kwi= 1 /

Примечание: 1.  Как следует из выражения для коэффициента kwi= 1 /

(1+mwi Δoc / Δo), его значение минимально в случае, когда максимально значение параметра mwi – отсюда следует, что напряжения изгиба выше в составляющих элементах с большей высотой сечения (при b1 = b2 и E1 = E2). В рассматриваемом случае получим, например: kw1 = (1 + 0,77х0,21 / 1,72) = 0,91; напряжения изгиба σn1= 0,86 / 0,91 = 0,95 < σn2 = 0,98 кН/см и, поэтому, можно ограничиться определением напряжений в элементе составного сечения, имеющего наибольшую высоту сечения.
Заключение.
Из представленных расчетов следует, что прочность и жесткость составного продольного ребра с принятыми размерами поперечного сечения и общим количеством связей сдвига на полудлине одной плоскости соединения nc = 7 обеспечены.
Слайд 26

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ Треугольная ферма с расчетным пролетом Lo =

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРОПИЛЬНОЙ ФЕРМЫ

Треугольная ферма с расчетным пролетом Lo = 17,7м с высотой

в средней части hф = L / 6 = 2,95 м.
Слайд 27

2.1. Сбор нагрузок. В соответствии со СП "Нагрузки и воздействия" статический

2.1. Сбор нагрузок.

В соответствии со СП "Нагрузки и воздействия" статический расчет

стропильных ферм принятой геометрии производится на действие постоянных и снеговой нагрузки (приложенной по всему пролету с коэффициентом µ =1,0 и неравномерного загружения на половине пролета с коэффициентами µ =1,25 и µ =0,75).
Слайд 28

Примечание: Собственный вес фермы определяется по выражению gф = (gн +

Примечание:
Собственный вес фермы определяется по выражению
gф =

(gн + pсн)/(1000/Кф∙L – 1) 
  gф = (0,49 + 2,50) / (1000 / (2,5х18 - 1) = 0,141 кН/ м2. 
где Кф – коэффициент "собственного веса", различный для различных типов конструкций.
2.2. Статический расчет фермы. 
Продольные усилия в элементах фермы определим, используя данные компьютерного расчета при воздействии равномерно распределенной единичной нагрузки q=1,0 по всему пролету и неравномерной нагрузки q=1,25 слева и q=0,75 справа. Данные расчета сведем в таблицу.
Слайд 29

Слайд 30

2.3. Конструктивный расчет верхнего пояса. Расчетная и компоновочная схема панели верхнего

2.3. Конструктивный расчет верхнего пояса.

Расчетная и компоновочная схема панели верхнего пояса

при изготовлении из стержней составного сечения показана на рис.4.
Расчет составного верхнего пояса проведем в форме проверки принятых конструктивных параметров по методике Рекомендаций .
Предварительно зададимся:
а) геометрическими размерами поперечного сечения составляющих элементов (n=2) и сечения в целом:
A1 = A2 = b х h1 = b х h2 = 17,5 х 20 = 350см2;
I1= I2= (b х h13) / 12 = 17,5 х 203 / 12 = 11666,7см4; ΣIi = 23333,4 см4;
W = (b х h2) / 6 = 17,5 х 402 / 6 = 4666,66см3;
I = (b х h3) / 12 = 17,5 х 403 / 12 = 93333,33 см4;
Si = 3500 см3; S / I = 0,0375 см-1
Слайд 31

Рис. 4. Верхний пояс фермы а) расчетная схема, б) поперечное сечение,


Рис. 4. Верхний пояс фермы
а) расчетная схема, б) поперечное

сечение,
в) передача через диафрагму усилия на два бруса,
г) передача через диафрагму усилия на один брус.
Рекомендуемые размеры: b = 125, 150, 175, 200
h = 125, 150, 175, 200, 225
Слайд 32

б) механическими характеристиками древесины: сосна 2-го сорта; Rc= Rи = 2,25х0,66=1,489

б) механическими характеристиками древесины:
 сосна 2-го сорта; Rc= Rи = 2,25х0,66=1,489 кН/см2 ≈

1,5 кН/см2;
Е = 300 Rc = 450 кН/см2.
в) характеристиками средств соединения: нагельные пластины Ст11Г6к, по номенклатуре рекомендаций: d = 6мм; nн = 11;
Tc = Tн.п = 11 х 1,4 = 15,4 кН; δс = 0,1 см; Δс = 0,2 см.
Силовые параметры нагружения:
продольная сила N= – 586,9 кН (см. выше табл.);
максимальный изгибающий момент от поперечной нагрузки:
Mq = 0,125ql2 = 0,125 х 0,2532 х 454,12 = 6526,7 кН см. (Длина верхнего пояса с учетом вычета опорных узлов!)
Слайд 33

Для уменьшения величины изгибающего момента используем эксцентричное сопряжение панелей верхнего пояса

Для уменьшения величины изгибающего момента используем эксцентричное сопряжение панелей верхнего пояса

в узлах фермы через жесткие торцевые диафрагмы. Минимально допустимую высоту диафрагмы определим из расчета опорного торца панели на смятие: 
hт > N / b Rсм
  hт = 586,9 / 17,5 х 1,5 = 22,36 см.
При загружении торцов обеих составляющих элементов пояса, величина целесообразного эксцентриситета определится: 
e = Mq / N ( ξ+ 1)
 e = 6526,7 / 586,9 х (0,6+1) = 6,95 см,
где ξ – коэффициент, учитывающий деформационные приращения изгибающих моментов на стадии компоновки сечения этим коэффициентом следует задаться ориентировочно, принимаем ξ = 0,6.
Слайд 34

hт = h – 2 e

hт = h – 2 e

Слайд 35

Высота опорной диафрагмы из геометрических построений: hт = h – 2

Высота опорной диафрагмы из геометрических построений: 
hт = h – 2

e  
hт = 40 – 2 х 6,95 = 26,1 см. 
По конструктивным требованиям: 
hт > h1 + 0,2 h2  
hт = 20 + 0,2 х 20 = 24 см. 
Принимаем расчетную высоту диафрагмы hт= 24 см. 
В итоге получим момент, образуемый за счет эксцентричного сжатия панели верхнего пояса при эксцентриситете е = 0,5 (h – hт) = 0,5 (40 – 24)= 8 см: Me = N х е  
Me = 586,9 х 8 = 4695,2 кН. см.
Слайд 36

Суммарная сдвигающая сила на полудлине плоскости соединения панели верхнего пояса как

Суммарная сдвигающая сила на полудлине плоскости соединения панели верхнего пояса как

стержня целого сечения:
– от поперечной нагрузки q: 
Tq = Mq S / I  
Tq = 6526,7 х 0,0375 = 244,75 кН; 
– от изгибающего момента Me, (с учетом его воздействия через диафрагмы): 
Te' = Kд Me S / I  
Te' = 0, 25 х 4695,2 х 0,0375 = 44,02 кН.
Слайд 37

Расчетное количество связей сдвига, необходимое для восприятия сдвигающих сил на полудлине

Расчетное количество связей сдвига, необходимое для восприятия сдвигающих сил на полудлине стержня

(с учетом их деформационных приращений, ξ = 0,6):
nc = Kт (Tq – Te) / ξ Tc  
nc = 1 х (244,75 – 44,02) / 0,6 х 15,4 = 21,72 ~ 22 шт. 
Количество связей сдвига, подлежащих установке на полудлине (с учетом работы опорных диафрагм, перекрывающих плоскость сплачивания): 
nc' = Kт (Kдq Tq – Te') / ξTc  
nc' = 1 х (0,833 х 244,75 – 44,02) / 0,6 х 15,4 =17,3 ~ 17 шт. 
где Kдq – коэффициент, учитывающий работу опорных диафрагм при изгибе распределенными нагрузками; Kдq = 0,833.
Слайд 38

Поверочный расчет принятых конструктивных параметров: 1. Напряжения сжатия в составных элементах

Поверочный расчет принятых конструктивных параметров:
1. Напряжения сжатия в составных элементах

σic = Ni / Ai = 586,9 / 2 х 350 = 0,838
2. Жесткость соединения на полудлине шва
Kс = nc Tc / δc = 22 х 15,4 / 0,1 = 3388
3. Деформативность соединения по шву
Δск = 2 Tq / Kc = 2 х 244,75 / 3388 = 0,144
4. Взаимное смещение элементов при Кс=0
Δ0 = M L Σhi / 2 Kϕ ΣEii = 6526,7 х 466,43 х 40 / 2 х 3 х 450 х 23333,3=1,93
5. Взаимное смещение элементов при nc=0
Δoc = Δo Δcк / (Δo + Δcк) = 1,93 х 0,144 / (1,93 + 0,144) = 0,134
Слайд 39

6. Параметр mwi (для определения kwi) mwi = (hi E I

6. Параметр mwi (для определения kwi)
mwi = (hi E I

/ h ΣEIi) – 1 = n – 1 = 2 – 1 = 1,0
7. Коэффициент влияния податливости kwi
Kwi = 1 / (1+ mwi Δoc / Δo)  = 1 / (1 + 1 х 0,134 / 1,93) = 0,94
8. Параметр mI (для определения коэффициента kI)
mI = (EI / ΣEIi) – 1 = n2 – 1 = 4 – 1 = 3,0
9. Коэффициент влияния податливости kI 
kI = 1 / (1 + mI Δoc / Δo)  = 1 / (1+3 х 0,134 / 1,93) = 0,83
10. Радиус инерции поперечного сечения
rп = r х kI 0,5 = (I х kI / A)0,5 = (93333,33 х 0,83 / 700) 0,5 = 10,52
11. Гибкость стержня составного сечения
λп = lo / rп = 466,43 / 10,52 = 44,34
Слайд 40

12. Критическая сила (для определения ξ) Nкр = 3000 A Rc

12. Критическая сила (для определения ξ)
Nкр = 3000 A Rc

/ λп2 = 3000 х 700 х 1,5 / 44,342 = 1602,4
13. Коэффициент деформационных приращений
ξ = 1 / (1 + ψN / (Nкр – N)) = 1 / (1+1 х 586,9 / (1602,4 – 586,9) = 0,634
14. Изгибающий момент с учетом деформационных приращений
Mдеф = (Mq – Me) / ξ = (6526,7 – 4695,2) / 0,634 = 2888,8
15. Прочность нормальных сечений
σ = σc + Mдеф / Kw Wнт < Rc / γn
0,838 + 2888,8 / 0,94 х 4666,66 = 1,49 < 1,5 / 0,95 = 1,58
16. Прочность средств соединения
Tп = Кт (Кдq Tq – Te’) (1 – Δoc/Δo) / ξ < nc Tc
1 х (0,833 х 244,75 – 44,02) (1 – 0,134 / 1,93) / 0,634=234 < 17 х 15,4 = 261,8
Слайд 41

Таким образом, прочность составного стержня по нормальным сечениям и прочность средств

Таким образом, прочность составного стержня по нормальным сечениям и прочность средств

соединения при данном количестве обеспечена. Проверку устойчивости плоской формы деформирования панели верхнего пояса в данном случае производить не нужно, т.к. конструкцию покрытия следует рассматривать как «сплошное покрытие». 
Расчетные координаты связей сдвига, устанавливаемых на полудлине плоскости сплачивания (nc'=17) определим по выражению
Xк+1 = (L / π ) arcsin (k / nc)
Общее количество связей по всей длине панели верхнего пояса 2nc'+1= 37. Длина марки верхнего пояса - 454 см.
Расстояние между нагельными пластинами равно: Sk,k+1 = Xk+1 – Xk < S1min = 12d. Расстояние от первой связи до торцов стержня примем равным S1 = 15d = 9cм.
Слайд 42

2.4. Расчет нижнего пояса фермы Нижний пояс выполним из проката уголкового

2.4. Расчет нижнего пояса фермы

Нижний пояс выполним из проката уголкового профиля,

сталь марки С245.
Учитывая значительную разницу в величине усилий в отдельных панелях нижнего пояса, определим сечение каждой из них. 
Элементы 1-3, 5-7. Расчетное усилие N = + 539,1 кН.  
Требуемая площадь сечения:
Aтр > N γп / Rу γс  
Aтр = 539,1 х 0,95 / 23,5 х 0,95 = 22,94 см 
Здесь γп – коэффициент, учитывающий степень ответственности по назначению, γп = 0,95; Rу – расчетное сопротивление по пределу текучести, Rу = 23,5 кН/см2 ; γс – коэффициент условий работы, γс = 0,95. 
Принимаем 2 уголка 90 ×7; A = 2 х 12,3 = 24,6 см2 > 22,94; i = 2,77 см; 
Гибкость элемента λzп = L / i = 442,5 / 2,77 = 159,75 < λпр = 400.
Слайд 43

Элемент 3-5. Расчетное усилие N = + 336,25 кН. Требуемая площадь

Элемент 3-5. Расчетное усилие N = + 336,25 кН.  
Требуемая площадь

сечения по формуле : 
Aтр > N γп / Rу γс
Aтр = 336,25 / 23,5 = 14,31 см2 .
Принимаем 2 уголка 75×5; A = 2 х 7,39 = 14,78 см2; i = 2,31см
Гибкость элемента λzп = L / i = 885,0 / 2,31 = 383 < λпр = 400.
Слайд 44

2.5. Расчет элементов раскосной решетки Элементы 2-3, 5-6. Расчетное усилие N

2.5. Расчет элементов раскосной решетки

Элементы 2-3, 5-6. Расчетное усилие N =

- 135,22 кН. 
Используем деревянные элементы с поперечным сечением b×h = 100×175 мм.
Размер из плоскости (h = 175мм) принимаем равным ширине сечения верхнего пояса для упрощения узловых сопряжений.
Размер из плоскости b = 100 мм принимаем из условий размещения болтов возможного d = 20 мм для закрепления стойки к панели верхнего пояса (см. ниже узел 3); при этом b > 2 S3 = 2 х 2,5d = 10 см.
Материал: сосна 3-го сорта, Rc = 2,25 х 0,66 = 1,489 кН/см2 ≈ 1,5 кН/см2
Слайд 45

В связи с отсутствием изгибающих моментов, определяющим расчетом является расчет на

В связи с отсутствием изгибающих моментов, определяющим расчетом является расчет на

устойчивость.
Гибкость элемента (в плоскости фермы):  
λу = λmax =  lo / imin  
λу = 142,7 / 0,289 х 10 = 49,4 ‹ 70,  
коэффициент продольного изгиба: 
ϕ = 1 – 0,8 (λ / 100)2  
ϕ = 1 – 0,8 (49,4/100)2 = 0,805 
Расчет устойчивости элемента принятого сечения: 
σ = N / ϕ A  
σ = 135,22 / 0,805 х 10 х 17,5 = 0,96 < Rc = 1,5 кН/см2.
Слайд 46

Элементы 3-4, 4-5. Расчетное усилие N= + 243,71 кН. В связи

Элементы 3-4, 4-5. Расчетное усилие N= + 243,71 кН.
В связи

с значительной величиной усилий растяжения указанные элементы целесообразно изготавливать из металлического круга - сталь С245; принимаем 2 стержня  (расчетное сопротивление Rу = 23,5 кН/см2).
Требуемая площадь поперечного сечения по формуле: 
Aтр > N γп / Rу γс
Aтр = 243,71 х 0,95 / 0,85 х 23,5 = 11,59 см. 
Здесь коэффициентом γс = 0,85 учитывается неравномерность распределения усилий между отдельными, совместно работающими, гибкими элементами (арматурными стержнями).
Слайд 47

Требуемый диаметр стержней из формулы площади круга: А = 2 (π

Требуемый диаметр стержней из формулы площади круга:
А = 2 (π

d 2 / 4)
dтр > (2 Aтр / π )0,5
dтр = (2 х 11,59 / 3,14)0,5 = 2,71 см.
Принимаем 2 d 27, С245, A = 11,45 см2 ~ Aтр = 11,59см2.
Слайд 48

2.6. Расчет и конструирование узлов фермы 2.6.1. Опорный узел фермы. Конструкция

2.6. Расчет и конструирование узлов фермы 2.6.1. Опорный узел фермы.

Конструкция узла показана

на рисунке (следует обратить внимание на эксцентричное сопряжение элементов верхнего пояса, предусмотренное проведенным ранее расчетом .
Слайд 49

Разработка опорного узла.

Разработка опорного узла.

Слайд 50

Расчетные усилия: Nвп= - 586,9 кН.; Nнп= + 539,1 кН. Конструированию

Расчетные усилия: Nвп= - 586,9 кН.; Nнп= + 539,1 кН.
Конструированию и

расчету подлежат: опорная торцевая диафрагма; опорная пластина; ребра жесткости; фасонки; сварные швы.
Опорная торцовая диафрагма.
Ширина торцевой диафрагмы принята равной ширине верхнего пояса: bд = bп = 17,5см, ее высота hд = 24см.
Толщина торцевой диафрагмы определяется из расчета отдельных ее участков на поперечный изгиб под действием равномерно распределенной нагрузки q кН/см, величина которой на единичную ширину пластинки численно равна контактным напряжениям сжатия в верхнем поясе фермы: 
q = σc х (1см) = (N γп / Aд ) х (1cм)  
q = (586,9 х 0,95 / 24 х 17,5) х 1 = 1,328 кН/см
Слайд 51

Максимальный изгибающий момент на единичную полосу торцевой диафрагмы, как пластинки, опертой

Максимальный изгибающий момент на единичную полосу торцевой диафрагмы, как пластинки, опертой

по трем сторонам (принимаем два ребра жесткости) с соотношением размеров b / a = 24 / 5,83 = 4,12, при котором численный коэффициент Галеркина β = 0,133 :
Mmax = β а2 q  
Mmax = 0,133 х 5,832 х 1,328 = 6,00 кН см. 
Требуемая толщина диафрагмы из формулы изгиба пластины: 
M γп / γc W Kпл ≤ Ry W = 1(см) tд2 / 6
tд > (6 M γп / γc Kпл Ry)0,5  
tд = (6 х 6,00 х 0,95 / 0,95 х 1,2 х 23,5)0,5 = 1,13 см. 
Принимаем толщину опорной диафрагмы tд = 1,2 см.
Слайд 52

Опорная пластина. Размеры опорной пластины в плане определим из следующих геометрических

Опорная пластина.
Размеры опорной пластины в плане определим из следующих геометрических и

конструктивных представлений:
– Ширину пластины bп (размер из плоскости) примем, учитывая необходимость фланцевых выступов (за габариты верхнего пояса) для размещения крепежных болтов. Задаваясь диаметром этих болтов d = 20 мм, и учитывая, что размеры стандартных шайб равны bш = 4d, получим ширину выступов: ba = 4d + 0,5d = 4 х 2+0,5 х 2 = 9 см, а затем и ширину опорной пластины bп = bп + 2ba = 35,5 см.
– Длину опорной пластины и размеры ее отдельных участков определим из геометрических построений в соответствии с рис. и расчетным обеспечением прочности древесины в оголовке колонны при торцевом смятии под действием продольной силы в колонне.
Слайд 53

Принимаем lп = 15 см, при этом: σсм = Nk /

Принимаем  lп = 15 см, при этом: 
σсм = Nk / Aсм

 
σсм = 231,7 / 17,5 х 15 = 0,9 кН/см2 < Rсм γс /γп = 1,5 кН/см2 
Здесь Nк – вертикальная реакция на опорах стропильной фермы, определенная с учетом карнизов здания, Nк = (Lф + 0,3) х q / 2 = 1830 х 0,2532 / 2 = 231,7 кН.
Рассматривая, как и ранее, напряжения смятия как внешнюю нагрузку на совместно работающие пластины опорного узла и оголовка колонны, получим следующие значения изгибающих моментов для полосы единичной ширины (для каждой из указанных пластин) на отдельных участках по формуле:
– участок 1, b / a = 10 / 5,83 = 1,72 β = 0,133 
M1max = 0,133 х 0,9 х 5,832 = 4,07 кН·см.
Слайд 54

– участок 2, b / a = 5 / 17,5 M2max

– участок 2, b / a = 5 / 17,5 <

0,5 и поэтому момент определяется из расчета консоли с расчетным вылетом lк = 5 см. 
M2max = q х lк2 / 2  
M2max = 0,9 х 52 / 2 = 11,25 кН·см > 4,07 кН·см. 
Контактные напряжения сжатия на 3-м участке пластины существенно меньше по величине и, поэтому, расчетом не учитываются.
Необходимая толщина опорной пластины определится по формуле : 
tп  = (6 х 11,25 / 1,2 х 23,5)0,5 = 1,55 см. 
Принимаем пластину толщиной tп = 1,6 см.
Слайд 55

Ребра жесткости, фасонки. При определении геометрических размеров и формы боковых фасонок

Ребра жесткости, фасонки.
При определении геометрических размеров и формы боковых фасонок следует

учесть положение фиксирующих болтов по отношению к составляющим элементам (напомним, что минимальный шаг болтов в продольном направлении S1 = 6d; расстояние до края элементов в поперечном направлении, S3 = 2,5d), а также место расположения крайних (ближайших к торцу) нагельных коннекторов по плоскости сплачивания.
Толщина ребер жесткости и фасонок принимается по конструктивным соображениям t = 0,5 см.
Слайд 56

Сварные швы Принятая толщина фасонок и полок проката уголкового профиля дает

Сварные швы
Принятая толщина фасонок и полок проката уголкового профиля дает возможность

использовать сварные швы с высотой hш = 0,6 см; длина сварных швов определиться следующим образом: 
– При соединении уголков нижнего пояса ( N = + 539,1 kH ): 
N γп / βш Аш ≤ Rwf γс Аш = 2 lш hш lш > N γп / 2 hш βш Rwf γс  
lш = 539,1 / 2 х 0,6 х 0,7х 18 = 35,65 см. 
Принимаем длину сварных швов: у обушка lшо = 0,7 lш + 1 = 26 см;
у пера lшп = 13см.
– При соединении ребер жесткости с торцевой диафрагмой и опорной пластиной (N = – 586,9 кН):  lш > 586,9 / 0,6 х 0,7 х 18 = 77,63 см. 
Длина сварного шва с каждой стороны каждого из ребер жесткости и с одной стороны фасонки lшi = (lш / 8) + 1 = 11,0 см.
Слайд 57

2.6.2. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу.

2.6.2. Промежуточный узел фермы по верхнему поясу.

Слайд 58

Разработка промежуточного узла верхнего пояса.

Разработка промежуточного узла верхнего пояса.

Слайд 59

Расчету подлежат: площадка смятия по торцу сжатой стойки ; болты (стержневые

Расчету подлежат: площадка смятия по торцу сжатой стойки ; болты (стержневые

нагели), закрепляющие стойку от смещений в плоскости ската верхнего пояса.
Расчетные усилия: N = - 135,22 кН (для площадки смятия); скатная составляющая (для расчета болтов) T = N sin18,43  = 135,22 sin18,43 = 38,54 кН.
Расчет упора стойки.
Усилие сжатия N = – 135,22 кН передаем на древесину верхнего пояса посредством "торцевого упора" (через опорную диафрагму). Угол смятия древесины верхнего пояса αс= 90 – 18,43 = 71,46.
Расчетное сопротивление древесины смятию определим из выражения:
Rсм = Rсмо  / [1+((Rсмо / Rсм⊥) – 1) sinα3 ]  
Rсм = 1,5 / [1+((1,5 / 0,4) – 1) (sin71,46)3] = 0,446 кН/см2
Слайд 60

Здесь Rсм⊥ - расчетное сопротивление местному смятию под шайбами под углом

Здесь Rсм⊥ - расчетное сопротивление местному смятию под шайбами под

углом 90º к волокнам древесины; Rсм⊥ = 0,4 кН/см2 .
Необходимая площадь смятия: 
Aсм > N γп / Rсмо  
Aсм = 135,22 х 0,95 / 0,446 = 288,0 см2 . 
Необходимая длина площадки смятия  lст (при bcт = bn = 17,5 см): 
lт > Aсм / bcм  
lт = 288,0 / 17,5 = 16,5 см 
Принимаем lст = 17,5 см; bст / cos 18,43 =18,4 см.
Толщину опорной диафрагмы принимаем по конструктивным соображениям tт = 0,5 см (изгиб диафрагмы при принятых размерах bт × lт практически исключен).
Слайд 61

Расчет болтов. Предварительно зададимся диаметром стержневых нагелей (болтов) d = 2,4

Расчет болтов.
Предварительно зададимся диаметром стержневых нагелей (болтов) d = 2,4

см. Расчетная несущая способность на один срез нагеля при действии усилия под углом α = 71,43 к волокнам древесины; коэффициент Kα = 0,6:
– по условиям смятия: Tсм = 0,5 cd х Kα  
Tсм = 0,5 х 17,5 х 2,4 х 0,6 = 12,6 кН; 
– по условиям изгиба: Tизг = 2,5 d х (Kα)0,5  
Tизг = 2,5 х 4,8 х 0,60,5 = 9,29 кН < 12,6 кН. 
Требуемое количество нагельных болтов (ns = 2): 
n > T / ns Tmin  
n = 38,54 / 2 х 9,29 = 2,07
Слайд 62

С незначительным перенапряжением принимаем 2 d 24. Размеры накладок и фасонок

С незначительным перенапряжением принимаем 2 d 24. Размеры накладок и фасонок определяем

из геометрических построений с учетом необходимости в сохранении требуемых размеров S1, S2 и S3 при расстановке болтов в древесине и металле; ширина металлических накладок bн > 3d = 7,2 см (округляем до 7,5 см), при этом толщину накладок, фасонок и диафрагмы-прокладки верхнего пояса принимаем равной t = 0,5 см по конструктивным соображениям.
Увеличиваем ширину стойки до 2,4х5=12 см. - Принимаем по сортаменту с учетом смятия упора стойки 125 мм.
Для обеспечения необходимой жесткости узла из плоскости фермы используются деревянные накладки сечением 10×15 см длиной 1,0 метр с закреплением их к элементам верхнего пояса с помощью 4-х шпилек диаметром 12 мм.
Слайд 63

2.6.3. Коньковый узел фермы (узел 4)

2.6.3. Коньковый узел фермы (узел 4)

Слайд 64

Разработка конькового узла верхнего пояса.

Разработка конькового узла верхнего пояса.

Слайд 65

Расчету и конструированию подлежат: вкладыш узлового сопряжения элементов верхнего пояса; центровой

Расчету и конструированию подлежат: вкладыш узлового сопряжения элементов верхнего пояса; центровой

болт; листовые фасонки растянутых раскосов; сварные швы.
Расчетные усилия:  Nвп = - 586,90 кН; N34 = N45 = + 243,71 кН.
Конструирование и расчет вкладыша.
Торцевые диафрагмы вкладыша (при количестве ребер жесткости nр= 2) работают и рассчитываются аналогично диафрагмам опорного узла.
Толщину диафрагмы принимаем как в опорном узле tд = 1,2 см.; промежуточных ребер жесткости tр = 0,5см. 
Толщину крайних ребер определим из последующих расчетов сопряжений центрового болта.
Слайд 66

Расчет центрового болта. Требуемый диаметр центрового болта (шпильки) определим из расчета

Расчет центрового болта.
Требуемый диаметр центрового болта (шпильки) определим из расчета его

на срез под действием равнодействующей усилий в раскосах: N = 2 N34 sin 36,87 N = 2 х 243,71 х sin36,87 = 266,62 кН 
d > (4N γп / γс ns Rср π)0,5  
d = (4 х 266,62 / 21 х 2 х 3,14)0,5 = 2,84 см. 
Принимаем d = 3,0 см. 
Толщину крайних (рабочих) ребер вкладыша определим из расчета болтового соединения на смятие tр > N γп / 2 Rсм γс d  
tр = 266,62 х 0,95 / 2 х 47,5 х 0,9 х 3,0 = 0,94 см. 
Принимаем толщину крайних ребер вкладыша tр = 1,2 см; толщину двух промежуточных ребер принимаем равной 0,5 см.
Слайд 67

Конструирование и расчет фасонок. Толщину фасонок, примыкающих к узлу растянутых раскосов

Конструирование и расчет фасонок.
Толщину фасонок, примыкающих к узлу растянутых раскосов определим

из расчета на смятие отверстий для центрового болта диаметром 3 см под действием усилия N34 = N45 = 243,71 кН: 
2 t = 243,71 / 47,5 х 3,0 = 1,71см. 
Принимаем толщину 2-х фасонок tф = 1,0 см.
Ширину фасонок определим из расчета на растяжение с учетом ослабления отверстием под центровой болт диаметром 3,3 см): 
bф > (N γп / γc tф Ry) + 3,3 см  
bф = (243,71 х 0,95 / 2 х 0,95 х 1 х 23,5) + 3,3 = 8,49 см. 
По конструктивным соображениям (по условиям обеспечения требуемых расстояний от болта до краев металлических пластин): bф > 2 х 1,5 d = 9 см. Принимаем ширину фасонки bф = 9 см.
Слайд 68

Расчет сварных швов. Длину сварных швов, объединяющих торцевые диафрагмы с ребрами,

Расчет сварных швов.
Длину сварных швов, объединяющих торцевые диафрагмы с ребрами,

принимаем равной lш = 10,5см с каждой стороны ребра (по аналогии с опорным узлом I).
Длину сварных швов (два шва на каждой фасонке, всего 4 шва) при соединении арматурных стержней и фасонок элементов раскосной решетки 3-4 и 4-5 определим расчетным путем по формуле: 
lш = (243,71 / 4 х 0,6 х 0,7 х 18) + 1= 9,06 см. 
Принимаем длину каждого из указанных швов lш = 9 см.
Слайд 69

2.6.4. Промежуточный узел по нижнему поясу

2.6.4. Промежуточный узел по нижнему поясу

Слайд 70

Разработка промежуточного узла нижнего пояса.

Разработка промежуточного узла нижнего пояса.

Слайд 71

Поскольку конструктивные параметры соединений раскосов 3-4 и 4-5 определены при расчете

Поскольку конструктивные параметры соединений раскосов 3-4 и 4-5 определены при расчете

предыдущего узла, остается рассчитать лишь торцевое опирание стойки 2-3.
Расчетное усилие N23 = -135,22 кН.
Напряжения смятия (при размерах опорной пластины в плане b×l = 17,5×17,5 см) определим по формуле: 
σсм = 135,22 / 306,25 = 0,44 кН/см2 < Rсм = 1,5 кН/см2. 
Изгибающие моменты в опорной пластине определим с учетом того, что часть ее располагается частично на полках уголков нижнего пояса; ширина свободного, неподкрепленного полками, участка определяется размером а = bп – 2bу = 17,5 – 2 х 5 = 7,5 см.
- Предыдущая
Разработка журнала
Следующая -
Деление с остатком

Похожие презентации

Русский язык
История развития часов
Территориальное общественное самоуправление ТОС
20160517_prezentatsiya_0
Студенческий сенат
Когда слово воспитывает. Метод воспитания в семье
ТЭУ_102_Задание на 270320
Виды АЭС
Отрасли животноводства
Студия Союз
Увеличительные приборы
20140921_prezentatsiya2
План тренировок для девушек
Из чего же сделаны наши девчонки. Девочкам 5 А посвящается
Antikoban Residence DLC Road to Etruria
Построение третьего вида по двум данным
Фальшивомонетчики
Презентация диплом
Системные решения для бассейнов с мозаикой
своя игра растения
Жизнь, посвященная медицине
Vozmozhnosti_Studentov_TU
лет району, 250 лет с.Мраково
6aa4c2ac40d2eb01539df59d7498e317
Этапы жизненного цикла подвижного состава и основные составляющие его стоимости
Расчет усиленных стальных конструкций
Газовая наплавка
С 8 марта
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть