Геометрические характеристики

3.2 Геометрические характеристики

а = b0 + bp = 42,9 + 4,6 = 47,5 см; l = 592 > 6 а = 6*47,5 = 285 см.

Приведённая ширина полки, см:

bврасч = 0,9 bв = 0,9*147 = 132,3;

bнрасч = 0,9 bн = 0,9*149 = 134,1.

Геометрические характеристики панели приводим к фанере.

Расчётная схема дощато-фанерной панели

Приведенная площадь сечения:

Fпр = Fф + FеЕ/Еф, Fпр = 134,4*0,6 + 132,3*0,9 + 4,6*4*16,9*1000/900 = 80,5 + 119,1 + 345,1 = 545 см2.

Статический момент площади сечения относительно нижней грани плиты:

Расстояние от нижней грани плиты до центра тяжести сечения:

; h – y0 = 8,7 см.

Приведённый момент инерции:

,

Моменты сопротивления, см3:

 см3,

 см3.

3.3 Проверка панели на прочность

Прочность нижней полки на растяжение:

 МПа

Устойчивость верхней полки по формуле:

 МПа,

где при , .

Проверка верхней полки на местный изгиб по формуле:

Проверка скалывающих напряжений по клеевому слою между шпонами фанерной обшивки в зоне приклейки продольных ребер каркаса:

Приведенный статический момент:

Расчетная ширина клеевого соединения:

Касательные напряжения:

 

Проверка панели на прогиб от нормативной нагрузки:

, где

1/200 - предельный прогиб в панелях покрытий.

Следовательно, клееефанерная плита имеетпрогибы от нормативных нагрузок, не превышающие допускаемых, и ее несущая способность по отношению к расчетным нагрузкам имеет дополнительные запасы несущей способности.

Вывод: по расчёту принимаем плиту размером в плане 5980*1470 мм с четырьмя продольными рёбрами сечением 46*169 мм. Листы фанеры длиной 1525 мм состыковываем на «ус» в трёх местах по длине плиты. Поперечные рёбра в торцах плиты и под стыками фанеры. Верхняя полка толщиной – 9 мм, нижняя – 6 мм.

4. Расчет и конструирование клеедеревянной балки покрытия

4.1 Конструировнаие

Поперечное сечение балки проетируем прямоугольным. Высоту балки в середине пролета назначаем равной

Балку составляем из досок толщиной в заготовке 50мм, а в деле после двухсторонней острожки - 45мм. В середине пролета балку собираем из 34 слоев досок, что обеспечивает балке высоту h = 34*4,5 = 153 см.

Высота балки на опоре при заданном уклоне кровли должна быть

Принимаем 17 досок, что составляет 17*4,5=76,5см=0,5h

Максимальная ширина сечения балки принимается равной 16,5см.

Назначаем ширину досок в заготовке 160 мм, а в деле, после острожки боковых поверхностей склеенной балки b = 150мм.

4.2 Расчет клеедеревянных балок покрытий

Расчёт производится в большинстве случаев на изгиб как одноролетных шарнирно опертых балок на равномерно распределенную нагрузку от собственного веса элементов покрытия и веса снега.

Расстояние от оси опоры двускатной балки до наиболее напряженного сечения при работе на изгиб:

Изгибающий момент в опасном сечении:

Высота балки в расчетном сечении:

Момент сопротивления сечения:

,

где  - коэффициент условий работы балки вычотой 114см.

Нормальные напряжения от изгиба:

,

где  =15 МПа расчетное сопротивление изгибу клееной древесины, принимаемое с учетом большей надежности балок сечением более 13 см;  - коэффициент условий работы учитывающий повышение несущей способности клеедеревянной балки (по мере уменьшения толщины склеиваемых досок снижается влияние пороков древесины) при толщине 42 мм и более =0,95.

Расчет клеедеревянных балок на скалывание производится на действие в сечении над опорами максимальных поперечных сил по формуле:

Момент инерции сечения балки в середине пролета:

Коэффициент учитывающий переменность сечения:

к=0,15+0,85h0/h=0.575

Относительный прогиб балки:

Требуемая площадь смятия опорной подушки

,

где  - расчетное сопротивление смятию поперек волокон в опорных плоскостях конструкций.

При ширене балки b=15 cм, требуемая ширина опорной площадки равна:

см. Принимаем 20 см.

5. Расчёт колонны

5.1 Исходные данные

Высота здания 7,5м; высота колонны 5,97 м; город строительства Новосибирск.

Расчетная схема

 

5.2 Определение нагрузок и усилий

Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки в зависимости от высоты над поверхностью земли определяют по формуле:

wm = wo×k×c×B×γf,

где wo нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства, wo = 1,5 кПа;

k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты здания;

с — аэродинамический коэффициент; c = 0,8 - для наветренной стороны, c = 0,6 - для подветренной стороны;

 = 1.4; B = 4,5 м — шаг стропильных конструкций.

Определим коэффициент k на высоте до 5 м, а также в уровне конька 7.5 м для напора и отсоса при направлении действия ветровой нагрузки слева и справа.

h, м	к
5,0	0.5
7,5	0.58

qн = wo×k×c×B×γn×γf = 1,5×0,5×0,8×6×1,4 = 1,764 кН/м

qо = wo×k×c×B×γn×γf = 1,5×0,58×0,6×6×1,4 = 1,535 кН/м

Нагрузка от плит покрытия на 1 м2 горизонтальной проекции  кН/м2, нагрузка от балки  кН/м2, снеговая нагрузка  кН/м2.

Для определения массы колонны задаемся предварительными размерами ее сечения, исходя из предельной гибкости , следовательно: b ≥ l0y / (0,289∙λх) = 597/ (0,289∙100)=20,65 см; Принимаем по сортаменту с учётом острожки b = 217 мм.

 см,

где l0 = 2,2*5,97=13,134 м — расчётная длина колонны в плоскости рамы.

Сечение колонны составим из 14 досок b´h =217´33 мм в виде пакета b´h = 217х462 мм. Плотность древесины  кг/м3.

Площадь:  см2,

Момент сопротивления:  см3,

Момент инерции:  см4,

Радиусы инерции:  см,  см,

Момент сопротивления:  см3.

Поперечная рама одноэтажного здания, состоящая из двух колонн, упруго защемленных в фундаментах и шарнирно связанных с ригелем, представляет собой один раз статически неопределимую систему.

Продольное усилие в ригеле такой рамы от равномерно распределенной ветровой нагрузки:

 кН,

где H - расстояние от уровня чистого пола до низа стропильных конструкций.

Максимальный изгибающий момент в колонне от ветровой нагрузки на уровне верха фундамента:

в левой колонне:

 кНм,

в правой колонне:

 кНм.

Нагрузка на колонну от веса стены:

Рcт = gcт∙H∙B = 0,485∙5,97∙4,5=13,03 кH

Усилие в ригеле от нагрузки стеновых панелей:

 кН,

где  кН∙м,

Эксцентриситет:

 см.

Момент от стены:

Мcтлев =- Мcт +хст∙H = -4,51+ 0,647∙5,97 = 0,647кНм

Мcтпр = Мcт –хст∙H = 3,43–0,647∙5,97 = -0,647кНм

Собственный вес колонны:

 кН

Нагрузка от плит покрытия:

 кН,

где  м толщина стеновых панелей,  м вылет карниза.

Нагрузка от балки:

 кН

Нагрузка от снега:

 кН.

Расчетная сила в колонне на уровне верха фундамента:

в левой колонне:

 кН,

в правой колонне:

 кН.

Усилия в левой стойке

№ п/п	Вид нагрузки	M,кНм	N,кН
1	Вес покрытия и фермы		33,47
2	Снег		36,3
3	Стена	0,647	13,03
4	Собств. вес колонны		2,99
5	Ветер	29,88

1. сочетание 1 + 3 + 4 + 2 - N = 85,79кН, M = 0,647кНм

1+3+4+5 N = 49,49кН, M = 30,53кНм

2. сочетание 1+3+4+(2+5)*0.9 N = 82,16кН, M =27,54кНм

3. сочетание (1+3+4)×0.9/1.14 + 5 N = 39,07кН, M = 30,39кНм

В плоскости рамы расчет на прочность проводят на действие максимальных продольных сжимающих сил и изгибающих моментов от расчетных нагрузок по формуле:

,

где  при  мм,  при толщине досок 33мм,  – коэффициент условий работы.

Изгибающий момент с учетом деформаций определяется по формуле:

,

где  коэффициент влияние деформаций изгиба

 коэффициент продольного изгиба.

,

Действующий изгибающий момент:

 кНм.

Напряжения в колонне:

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов проводят по формуле:

,

где  – для элементов, имеющих закрепление растянутой зоны из плоскости деформирования, jу – коэффициент продольного изгиба для гибкости участка элемента расчетной длиной lp из плоскости деформирования; jm – коэффициент, определяемый по формуле

, кф = 2.32

<120,

следовательно, связи в плоскости колонн не обязательны, но для надежной работы колонн связи ставим, соединив их попарно в середине высоты, тогда гибкость из плоскости <120, коэффициент продольного изгиба:

.

Определим коэффициенты  и :

где  – для прямолинейных элементов,

 – число подкрепленных точек растянутой кромки.

.

Подставляя полученные значения в формулу, получим:

,

Следовательно устойчивость обеспечена.