Расчет и конструирование элементов деревянного каркасного здания
Конструктивное решение каркаса Трехслойная клеефанерная панель покрытия коробчатой формы. Принимаем длину и ширину панели 4×1,2 м. Каркас панели — древесина (сосна II сорта); обшивка — плоские листы фанера ФСФ сорта В/ВВ. Принимаем для верхней обшивки семислойную березовую фанеру сорта В/ВВ толщиной =8 мм. Для нижней обшивки — пятислойную, толщиной=6 мм. Угол поворота опорной грани панели Для… Читать ещё >
Расчет и конструирование элементов деревянного каркасного здания (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра строительных конструкций Пояснительная записка к курсовой работе
«Расчет и конструирование элементов деревянного каркасного здания»
Выполнил студент Лузин А. Ю ГСХ -08−2
Проверил преподаватель Худышкина Н. Ю Тюмень, 2012 г.
1. Конструктивное решение каркаса Трехслойная клеефанерная панель покрытия коробчатой формы. Принимаем длину и ширину панели 4×1,2 м. Каркас панели — древесина (сосна II сорта); обшивка — плоские листы фанера ФСФ сорта В/ВВ. Принимаем для верхней обшивки семислойную березовую фанеру сорта В/ВВ толщиной =8 мм. Для нижней обшивки — пятислойную, толщиной=6 мм.
Ширину панелей по верхней и нижней поверхностям принимаем равной 1190 мм, что обеспечивает зазор между панелями 10 мм.
В продольном направлении длина панели принимается 3980 мм при зазоре между панелями 20 мм. Влажность внутреннего воздуха: 75%
Влажностный режим помещения: влажный (влажность внутреннего воздуха 75% при температуре внутреннего воздуха до 24С) (2, табл. 1).
Зона влажности: 3-сухая. Температурно-влажностные условия эксплуатации конструкций: А2 (внутри отапливаемых помещений при температуре до 35С, относительной влажности воздуха 75%) (1, табл. 1)
Расчетные сопротивления семислойной фанеры (1, табл. 10):
Rфс = 120 кгс/см2 — расчетное сопротивление сжатию в плоскости листа.
Rфр = 140 кгс/см2 — расчетное сопротивление растяжению в плоскости листа.
Rфи = 160 кгс/см2 — расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа.
Rфи90 = 65 кгс/см2 — расчетное сопротивление изгибу из плоскости листа (поперек волокон наружных слоев).
Еф =90 000 кгс/см2 — модуль упругости.
Еф90 =60 000 кгс/см2 — модуль упругости, поперек волокон наружных слоев.
2. Расчет и конструирование ограждающей конструкции покрытия
2.1 Теплотехнический расчет Определим толщину утеплителя, из экономических условий и по санитарно-гигиеническим нормам (по СНиП II-3−79* «Строительная теплотехника»). Плита покрытия между слоем утеплителя и верхней обшивкой имеет пространство вентилируемое наружным воздухом, поэтому в расчете учитываем только нижнюю фанерную обшивку и слой утеплителя.
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям [2, формула 1].
==1,95 м2С/Вт, где n — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. (Определяем по табл. 3* СниП II-3−79*), n=1.
tв — температура внутреннего воздуха в помещении, tв=16 С.
tн — расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн =-45 С.
tн — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по [2, табл. 2*]; tн=0,8(tвtр).
tртемпература точки росы.
Находим температуру точки росы:
Степень насыщения воздуха влагой определяют его относительной влажностью W.
где е — действительная упругость водяного пара в воздухе.
Е — максимальная упругость водяного пара в воздухе [приложение 3 табл. 3].
=>
tн=0,8 (16С-11,5С)=3,6 С в — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по [2, табл. 4*], в =8,7 Вт /м2С.
Найдем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций по условиям энергосбережения по [2, табл. 1б] методом интерполяции.
Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по [2, формула 1а].
ГСОП = (tв — tот.пер.) zот. пер=(16+9,7)*267=6862,
где tот.пер., средняя температура отопительного периода, tот.пер.=-9,7С.
zот.пер. — продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 С, zот.пер.=267 сут.
Приведенное сопротивление теплопередаче для покрытий [2, табл. 1б изменения № 3]:
R0тр=2,859 м2С/Вт, Сравним два значения Rтр0 и выберем наибольшее и подставим в формулу Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции не должно превышать требуемого значения.
Сопротивление теплопередаче Ro, м2 С/Вт, ограждающей конструкции следует определять по [2, формула 4].
отсюда выразим Rк — термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2С/Вт.
н — коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Вт/(м * С), принимаемый по табл. 6* СНиП II-3−79*.н =23 Вт /м2С.
==2,7
Термическое сопротивление ограждающей конструкции определяем как для многослойной конструкции в соответствии с п. 2.7 и п. 2.8 [2]:
где и — термическое сопротивление слоёв ограждающей конструкции
где — толщина нижней обшивки плиты покрытия
— коэффициент теплопроводности нижней обшивки плиты покрытия
где — толщина слоя утеплителя.
— коэффициент теплопроводности (маты минераловатные прошивные ГОСТ 21 880–76).
Найдём толщину слоя утеплителя:
м Толщину утеплителя принимаем 140 мм.
Толщину ребра панели принимаем равным 4 см, ширину доски ребра с учетом острожки равным 18,4 см. Отсюда высота панели 19,8 см.
Построим график распределения температуры в ограждающей конструкции.
Для этого вычислим температуры на границе слоёв:
2.2 Расчет верхней обшивки на местный изгиб (Определение количества продольных ребер) Расчетная нагрузка — сосредоточенная монтажная нагрузка Р = 100 кгс (1кН).
Стыки листов вдоль обшивки устраиваются «на ус». При длине стыка ослабление фанеры стыком учитывается коэффициентом mф=0,6.
Расстояние, а между ребрами определим исходя из расчетного сопротивления фанеры изгибу поперек волокон для настилов при действии монтажной нагрузки.
; =37 см где R1ф. и =65 кгс/см2 — расчетное сопротивление фанеры изгибу поперек шпона;
mu = 1,2 — коэффициент условия работы, учитывающий монтажную нагрузку.
Шаг продольных ребер, а принимаем равным 370 мм.
Сбор нагрузок на панель Таблица 1.
Наименование | gн, кгс/м2 | f | gр, кгс/м2 | |
Постоянная нагрузка 1. Волнистый стальной настил 2. Рубероид кровельный прокладочный в один слой 3. Обшивки из ФСФ (0,008м+0,006м) 640кгс/м3 4. Каркас из древесины (поперечные и продольные ребра) (0,132м3500кгс/м30,17) 5.Утеплитель (минераловатные плиты) 50 кг/м30,01 м | 3,93 1,1 11,22 | 1,05 1,2 1,1 1,1 1,1 1,2 | 4,13 1,32 9,9 15,4 12,34 | |
Итого: | 31,4 | |||
Временная нагрузка 1. снеговая S | 1,6 | |||
ВСЕГО: | 319,4 | |||
Примечание. S=S0, [7, формула 5]
S0=100 кгс/м2, [7,табл.4]
=1, (прилож.3 СНиП 2.01.07−85. «Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия»)
S=100 кгс/м21=100 кгс/м2
31,4/100=0,31 0,8 = f = 1,6 [п. 5.7]
Определение внутренних усилий.
Нагрузки, действующие на панель без учёта наклона панели:
Определение приведённых геометрических характеристик.
При определении приведённых моментов инерции и приведённых моментов сопротивления расчётную ширину обшивок следует принимать равной
при, [1, п. 4.25].
где b=119см — полная ширина сечения плиты
l=3,4 м — пролёт плиты
a=37см — расстояние между продольными рёбрами по осям
Приведённая к фанере верхней обшивки площадь сечения панели
где ф=0,8см — толщина верхней обшивки
!ф=0,6см — толщина нижней обшивки
Еф=90 000кгс/см2- модуль упругости фанеры
Едр=100 000 кгс/см2- модуль упругости древесины
d=4см — толщина ребра панели
с0=14,4см — высота ребра панели с учётом острожки
n=3 — количество рёбер
Приведённый статический момент сечения относительно нижней плоскости
Приведённый к фанере верхней обшивки момент инерции:
Проверка нижней обшивки на растяжение при изгибе.
[1]
где Rф. р =140кгс/см2 [1, табл. 10 ]
mф =0,6 — коэф-т учитывающий снижение расчётного сопротивления в стыках фанерной обшивки (п. 4.24) [1]
— коэф-т для условий эксплуатации А2 [1,табл.5].
n =0,95 — коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности
М = 61 557кгссм
Проверка верхней обшивки на сжатие и устойчивость при изгибе.
(41) [1]
где Rф. с=120кгс/см2 [1, табл.10]
— коэф-т для условий эксплуатации А2 [1, табл.5].
n =0,95 — коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности
М = 61 557кгссм
при, [ 1, п. 4.26]
Проверка клеевых соединений фанеры на скалывание.
где Rск =8 кгс/см2 — расчётное сопротивление скалыванию фанеры вдоль волокон наружных слоёв, (табл. 10) //
— коэф-т для условий эксплуатации А2 [1, табл.5].
n =0,95 — коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности
Q =181,05кгс
— статический
момент сдвигаемой части приведённого сечения относительно нейтральной оси
Iпр =11 842,11см4
bрасч = 3 4 =12см — расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине ребер.
Проверка рёбер на скалывание.
где Rск =16кгс/см2 — расчётное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон [1, табл. 3].
— коэф-т для условий эксплуатации А2 [1, табл.5]
n =0,95 — коэф-т надёжности по назначению для зданий 2 класса ответственности.
Q =181,05кгс
Iпр =11 842,11см4
bрасч = 3 4 см =12см — расчётная ширина сечения, равная суммарной ширине рёбер.
Поверка прогиба панели.
где — предельный прогиб [1, табл.16]
— относительный прогиб.
условие выполняется.
Конструкция стыков панели При неравномерно приложенной нагрузке может произойти смещение продольных кромок панелей относительно друг друга. Для предотвращения повреждения рулонного ковра продольные кромки стыкуются в четверть и сшиваются гвоздями (рис.3).
Рис. 3. Стык панелей воль ската.
Разрыв рулонного ковра может произойти и над стыками панелей в местах их опирания на главные несущие конструкции. Над опорой происходит поворот кромок панелей и раскрытие шва:
где hоп =19,8см — высота панели на опоре
— угол поворота опорной грани панели Для предупреждения разрыва рулонного ковра опорные стыки панелей необходимо устраивать с компенсаторами в виде отрезков стеклопластиковых волнистых листов толщиной 5 мм при волне 50 167 мм. Отрезки прибиваются гвоздями к опорным вкладышам и сверху покрываются рулонным ковром (рис.4).
Рис. 4. Стык панелей на опоре Такие компенсаторы создают каналы, необходимые для вентиляции внутреннего пространства покрытия.
Компенсатор, работая в пределах упругости материала, должен допускать перемещения опорных частей панели, связанные с поворотом торцевых кромок панелей и раскрытием швов.
Произведём расчёт компенсатора при aшв=0,2 см (рис. 5).
Перемещение конца компенсатора при изгибе панели:
В этой формуле P r — изгибающий момент в компенсаторе при его деформировании, который выражается через напряжение:
Из этих выражений получим формулу для проверки нормальных напряжений в волнистом компенсаторе:
где — ширина раскрытия шва Ест =30 000кгс/см2 — модуль упругости полиэфирного стеклопластика
(прил 4, табл.8) [1]
ст =0,5см — толщина листа стеклопластика
r =5cм — высота волны
Rст =150кгс/см2 — расчётное сопротивление стеклопластика (прил.4, табл.7) [1]
Вывод: Условие прочности и жесткости панели выполняется. Запас по деформациям составляет 50%. В целях экономного расхода материала панели можно уменьшить высоту сечения деревянных досчатых продольных ребер.
3. Расчет и конструирование несущей конструкции покрытия Конструктивное решение: трехшарнирная клеедеревянная арка кругового очертания постоянного прямоугольного сечения без затяжки. Пролет — 15 м. Высота — 7,4 м. Материал — древесина 2 сорта. Шаг арок — 3,4 м. Район строительства Березово.
Определение геометрических размеров.
Начало прямоугольных координат принимается в центре левого опорного узла арки.
Определяем радиус арки:
Длина дуги арки:
Центральный угол дуги полуарки:
этому соответствует =900; cos=0;
К расчету круговой арки.
3.1 Сбор нагрузок Собственный вес арки:
==23.64 кг/м2,
где gн — нормативная нагрузка от покрытия, кровли и утеплителя;
рн — нормативная снеговая нагрузка;
ксв — коэффициент собственного веса (для арок принимается равным 4−5)
Табличный сбор нагрузок без учета криволинейности элемента Таблица 3.
Наименование нагрузок | Нормативная, кг/м2 | Коэффициент надежности по нагрузке f | Расчетная, кг/м2 | |
Кровля (металлочерепица) | 1,2 | 5,25 | ||
Покрытие (рабочий досчатый настил t=35мм.) | 1,1 | 16,5 | ||
Покрытие (досчатый настил t=25мм.) | 10,5 | 1,1 | 11,55 | |
Утеплитель ?=100мм, 2 слоя пароизоляции | 1,2 | |||
Арка | 23,64 | 1,1 | ||
Итого | q=74,14 | q=83,3 | ||
Снег по п. 5.2, табл. 4 | ||||
Всего | qн =362,14 | qр =403,3 | ||
Расчетная нагрузка с учетом разницы между длиной дуги арки и ее проекцией (S/l).
Постоянная (5,25+16,5+11,55+24)
Временная р= кг/м2,
где с=l=0,4- коэффициент снегозадержания для криволинейных покрытий.
Расчетная нагрузка на 1 п.м. арки:
Постоянная q=(59,59+26) 3,4=291,1кг/м.
Временная р=2883,4=979,2кг/м.
Ветровая нагрузка не учитывается, т.к. разгружает конструкцию.
Вычисления усилий приводятся только в основных расчетных сечениях. Полупролет арки делитсяна четыре равных части, образующих пять сечений от x=0 до x=11,5 м. Согласно прил.3 п. 2 определяем координаты (х, у) дополнительного сечения арки, соответствующее ?=50. Координаты сечений, углы наклона касательных к оси полуарки в этих сечениях определяются по формулам:
у=
где Д=r-f=7,5−7,2=0,3 м.
=arcsin ((l/2-x)/r).
Геометрические величины оси левой полуарки Таблица 4
Координаты | 0' | ||||||
Х, м | 1,754 | 1,875 | 3,75 | 5,625 | 7,5 | ||
У, м | 4,52 | 4,661 | 6,195 | 6,962 | 7,2 | ||
3.2 Статический расчет Сочетания нагрузок:
1. Постоянная + снег по всему пролету
2. Постоянная + снег слева
3. Постоянная + снег справа а) от равномерно распределенной нагрузки по всему пролету (постоянной):
Определяем опорные реакции:
VА=VВ= кг.
Н= кг.
Определяем усилия:
Мх=;
Qx=;
Nx=;
б) От распределенной по треугольнику нагрузке на полупролете слева р=979,2кг/м.
VА= кг.
VВ= кг.
Н= кг.,
где l'=l-2х=15−21,754=11,492 м.
На участке 0? х?l/2: На участке l/2?х?l:
Мх=; Мх= VБ (l'-x) -Hy;
Qx=; Qx=-VБcos+Hsin
Nx=; Nx=-VБsin-Hcos;
Примечание:
1) при определении усилий Мх Qx Nx значения координаты (y) в сечениях принимаем согласно табл.2, значения координаты х =хn -1,754, где хnкоордината х в n сечении
2) при определении усилий в опорных шарнирах принимаем х=1,754; р=0
в) От распределенной по треугольнику нагрузке на полупролете справа р=979,2кг/м.
Расчет выполняется аналогично п. б), при этом
VА= кг.
VВ== кг.
Н= кг.,
г) Усилия от распределенной по треугольнику нагрузке на всем пролете определяются путем суммирования усилий от снеговых нагрузок на левом и правом полупролетах арки.
Вертикальная опорная реакция арки V определяется из условия равенства нулю изгибающего момента в противоположном опорном шарнире. Горизонтальная опорная реакция Н, численно равная распору арки без затяжки, определяется из условия равенства нулю изгибающего момента в коньковом шарнире.
Усилия в арке определяются методами строительной механики в основных расчетных сечениях. Промежуточные вычисления опускаются.
Результаты их сводятся в таблицу 3.
Эпюры усилий от сочетания нагрузок М, Q, N приведены в прил. 2 рис. 2. методических указаний.
Усилия в сечениях арки Таблица 5
Сечение | Усилия | ||||||
от постоянной нагрузки | От снеговой по треугольно распределенной форме треугольной распределенной | Расчетные | |||||
на левом полупролете | на правом полупролете | на всем пролете | |||||
М (кг м) | |||||||
0' | — 1758,10 | — 1691,34 | — 1691,34 | — 3382,68 | — 3449,44 | — 5140,78 | |
— 1718,18 | — 1467,55 | — 1687,37 | — 3154,92 | — 3185,73 | — 4873,1 | ||
— 904,01 | 636,53 | — 1382,24 | — 745,71 | — 267,48 | — 1649,72 | ||
— 241,07 | 789,96 | — 790,11 | — 9,15 | 539,89 | — 250,22 | ||
0,00 | 0,00 | ||||||
— 241,07 | — 790,11 | 789,96 | — 9,15 | 539,89 | — 250,22 | ||
— 904,01 | — 1382,24 | 636,53 | — 745,71 | — 267,48 | — 1649,72 | ||
— 1718,18 | — 1687,37 | — 1467,55 | — 3154,92 | — 3185,73 | — 4873,1 | ||
8' | — 1758,10 | — 1691,34 | — 1691,34 | — 3382,68 | — 3449,44 | — 5140,78 | |
Q (кг) | |||||||
— 1137,11 | — 374,19 | 374,19 | — 1511,3 | — 1137,11 | |||
0' | 204,49 | 1220,8 | — 14,85 | 1205,95 | 1425,29 | 1410,44 | |
216,77 | 1178,86 | — 25,44 | 1153,42 | 1395,63 | 1370,19 | ||
376,79 | 444,52 | — 218,94 | 225,58 | 821,31 | 602,37 | ||
254,26 | — 254,79 | — 364,25 | — 619,04 | — 364,78 | |||
468,87 | 468,87 | 468,87 | 468,87 | 468,87 | |||
254,26 | — 364,25 | — 254,79 | — 619,04 | — 109,99 | — 364,78 | ||
376,79 | — 218,94 | 444,52 | 225,58 | 157,85 | 602,37 | ||
216,77 | — 25,44 | 1178,86 | 1153,42 | 191,33 | 1370,19 | ||
8' | 204,49 | — 14,85 | 1220,8 | 1205,95 | 189,64 | 1410,44 | |
— 1137,11 | 374,19 | — 374,19 | — 762,92 | — 1137,11 | |||
N (кг) | |||||||
2183,25 | 2344,37 | — 468,87 | 1875,5 | 4527,62 | 4058,75 | ||
0' | 2012,42 | 2036,39 | — 599,75 | 1436,64 | 4048,81 | 3449,06 | |
1980,57 | 2101,52 | — 598,99 | 1502,53 | 4082,09 | 3483,1 | ||
1530,55 | 2303,74 | — 558,48 | 1745,26 | 3834,29 | 3275,81 | ||
1235,08 | 1538,61 | — 476,43 | 1062,18 | 2773,69 | 2297,26 | ||
1137,11 | 374,19 | 374,19 | ±374,19 | 762,92 | 762,92 | ||
1235,08 | — 476,43 | 1538,61 | 1062,18 | 758,65 | 2297,26 | ||
1530,55 | — 558,48 | 2303,74 | 1745,26 | 972,07 | 3275,81 | ||
1980,57 | — 598,99 | 2101,52 | 1502,53 | 1381,58 | 3483,1 | ||
8' | 2012,42 | — 599,75 | 2036,39 | 1436,64 | 1412,67 | 3449,06 | |
2183,25 | — 468,87 | 2344,37 | 1875,5 | 1714,38 | 4058,75 | ||
Подбор сечения арок.
Подбор сечения производим по максимальным усилиям:
Мmax=-5140,78 кг м., N соотв.=3449,06 кг.
Оптимальная высота поперечного сечения арки находится:
Требуемая высота сечения арки находится из условия устойчивости в плоскости кривизны:
= ,
где =120 — предельная гибкость, принимаемая по[1]табл.14;
l0=0,58S — расчетная длина элемента;
i =0.29h — радиус сечения элемента.
Отсюда hтр =
Ширину сечения арки принимаем b=0.1м. по сортаменту пиломатериалов, рекомендуемых для клееных конструкций. прил. 1
Толщину досок принимаем, а=2,1 см, а после острожки с двух сторон, а=1,8 см.
Поперечное сечение принимаем прямоугольным, постоянной высоты и ширины. Компонуем из 27 досок сечением 14×2,1 см, тогда высота сечения h=271,8=48,6=50 см.
Принятое сечение b x h=14×50 см.
Проверка нормальных напряжений при сжатии с изгибом.
Расчетное сопротивление древесины при сжатии с учетом коэффициентов условий работы при высоте сечения mб=1 и толщине слоев mсл=1.1 [1], табл. 7, 8 Rc=14 011.1=154 кг/см2.
Проверку следует производить по формуле:
G=,
Fрасч = b h =1450 =700 cм2
Wрасч = =5833 см МД= =; =
(при гибкости элемента 70.)
м МД = кг см
G=
Вывод: прочность сечения достаточна. Запас по прочности 15,06%
Проверка скалывающих напряжений.
Проверку производим по Qmах=1425,29 кг.
Rск=15 кг/см2 (табл.3 [1])
Статический момент и момент инерции сечения арки:
S = cм3;
J = см4.
Максимальное напряжение скалывания:
Проверка устойчивости плоской формы деформирования.
Проверяем сечение на устойчивость из плоскости при:
Мmax=-5140,78 кг м., N соотв.=3449,06.
Проверку следует производить по формуле:
G= 1,
где М — коэффициент, определяемый по формуле:
м=140,
где см — расстояние между опорными сечениями элемента;
kф =1.13 — коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lp, определяемый по табл.2 прил.4.
м = 140= 0.8
Гибкость полуарки из ее плоскости у и коэффициент продольного изгиба :
у =192,12
= =0.08
Т.к на участке lp из плоскости деформирования имеются закрепления в виде прогонов, коэффициент м следует умножать на коэффициент kpм и коэффициент следует умножать на коэффициент kpN по формулам:
Проверка: ,
Вывод: следовательно, устойчивость плоской формы деформирования обеспечена.
фанера арка стык панель
4. Расчет и конструирование узлов
4.1 Опорный узел Опорный узел решается с помощью стального башмака из опорного листа и двусторонних фасонок с отверстиями для болтов. Он крепится к поверхности опоры нормальной к оси полуарки. Расчет узла производится на действие максимальных продольной N=4527,62 кг и поперечной Q=1511,3 кг/м сил.
Проверка торца полуарки на смятие продольной силой.
Опирание в узлах выполняется неполным сечением высотой hб? 0.4h= 0.4*50 = 20 см.
Принимаем hб =20 см.
Площадь смятия А= bhб =1420=280 см2.
Угол смятия =00.
Расчетное сопротивление смятию вдоль волокон древесины Rc=140 кг/см2.
Напряжение Определение числа болтов крепления конца полуарки к фасонкам.
Принимаются болты d=2 см. Они воспринимают поперечную силу и работают симметрично при ширине сечения b=c=14см, при двух швах nш =2 и угле смятия =900.
Коэффициент К =0.55.
Несущая способность болта в одном шве:
по изгибу болта: Ти=250d2=25 022=741 кг по смятию древесины: Тс=50сdK=501 420.55=770 кг = Т Требуемое число болтов
n=
Принимаем 2 болта d=20 мм.
Определение толщины опорного листа:
Лист работает на изгиб от давления торца полуарки и реактивного давления фундамента. Длина торца l1=b=14см. Длина листа l2=20см. Расчетная ширина сечения b=1см.Давление торца q1= Gcм=23.08 кг/см.
Давление фундамента q2= кг/см.
Изгибающий момент М= кг см.
Расчетное сопрoтивление стали R =2450 кг/см2.
Требуемый момент сопротивления Wтр =cм3.
Требуемая толщина листа тр ==
Принимаем толщину листа =8 мм.
4.2 Коньковый узел Узел выполнен лобовым упором полуарок одну в другую с перекрытием стыка двумя деревянными накладками сечением 15×6 см.
Накладки в коньковом узле рассчитывают на поперечную силу при не симметричном загружении арки Q=468,87 кг. Накладки работают на поперечный изгиб.
Изгибающий момент накладки.
см где е1=2S1=18 см. — расстояние между стальными нагелями d=12 мм.
S1?7d=71.2=8.4 см, поскольку стык работает на растяжение, нагели располагаем в два ряда,
S2?3,5d=3,51.2=4,2 см принимаем 6 см.
S3?3d=31.2=3,6 см принимаем 4 см.
Проверка торца полуарки на смятие продольной силой.
Проверяем по максимальному усилию, действующему в коньке, при неблагоприятном нагружении N=762,92
Проверка:
=? Rсм
Rсм =30 кг/см2
Fсм =1040=400 см2
==1,9 кг/см2 ?30 кг/см2 — условие выполнено.
В коньковом узле количество нагелей по конструктивным требованиям должно быть не менее 3. В нашем случае принимаем 3 стальных нагеля и проверяем их несущую способность.
Усилия, действующие на нагеля:
кг
Несущая способность нагеля из условия изгиба нагеля на один условный срез:
T=(180d2+2a2)?Тс = nT
T = (1801.22+2102)? 2 (2501.22)
459.2? 602 кг.
Расчетную несущую способность нагелей при направлении передаваемого нагелем усилия под углом к волокнам следует умножать на величину при расчете нагелей на изгиб, угол следует принимать равным большему из углов смятия нагелем элементов, прилегающих к рассматриваемому шву, в нашем случае =900, и k=0,7.
Расчетная несущая способность соединения:
Т=250d2 =2501.22 =360 кг.
Tc= nT=2360=602.4 кг.
Усилие, воспринимаемое двумя нагелями в ближайшем к коньковому узлу ряду:
N1=2Tc =2602.4=1204.8 > R1 =588,79 — несущая способность обеспечена.
Список используемой литературы
1. СНиП II-25−80. Нормы проектирования. Деревянные конструкции. М.: Стройиздат. — 65 с.
2. СНиП II-3−79*. Строительная теплотехника.
3. СНиП 2.01.07−85*. Нагрузки и воздействия.
4.Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине: «Конструкции из дерева и пластмасс» для специальности 2903 «Промышленное и гражданское строительство» Часть I и II.
.ur