Разработка конструктивного решения перекрытия одноэтажного промышленного задания

Назначаем размеры поперечного сечения раскоса 100 мм х 150 мм Раскос Р4

bр= bнп= bвп= 150 мм

Nр = 1150 кг — усилие в стержне раскоса Р4

lx=ly=lр4=3,97 м

а) б) назначаем размеры поперечного сечения раскоса 100 мм х 150 мм Абр= 150 см²

в)) Определяем радиусы инерции сечения:

г) Определяем гибкости стержней верхнего пояса в плоскости и из плоскости (х и (у :

[λ]=150 — предельная гибкость для промежуточных раскосов.

(max >70, значит д) Выполняем проверку устойчивости раскоса

Условие устойчивости выполняется.

Назначаем размеры поперечного сечения раскоса 100 мм х 150 мм.

Раскос Р5

bр= bнп= bвп= 150 мм

Nр = 1700 кг — усилие в стержне раскоса Р5

а) где Абртр — площадь поперечного сечения стержня раскоса Р5;

Rc — расчетное сопротивление древесины сжатию (Rc =100 кг/см2);

mв — коэффициент, зависящие от условий эксплуотации конструкции;

С учетом сортамента и унификации принимаем сечение стержней раскоса Р5 равным 150×100 (А=150 см2).

Назначаем размеры поперечного сечения раскоса 100 мм х 150 мм Абр= 150 см².

Подбор поперечного сечения стоек.

Стойка С1

Тип сечения — брус

Nс = 1370кг

lx=ly=lр2=2,26 м

(= 0,5

а) б) назначаем размеры поперечного сечения стойки 75 мм х 150 мм Абр= 112,5 см²

в) Определяем радиусы инерции сечения:

г) Определяем гибкости стержней в плоскости и из плоскости фермы (х и (у :

[λ]=120 — предельная гибкость для опорных стоек.

(max >70, значит

д) Выполняем проверку устойчивости стойки

Условие устойчивости выполняется.

Назначаем размеры поперечного сечения стойки 75 мм х 150 мм. Унифицируем проили и для стойки С4 принимаем такой же профиль.

Стойка С2

Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:

где Nст — наибольшее растягивающее усилие;

Ry — расчетное сопротивление для стали С255;

По приложению 6 принимаем сечение стойки: d=27мм; Aст по резбе=4,18 см².

Данная стойка выполнена в виде растянутого тяжа. Для передачи усилия от растянутого тяжа на нижний пояс, под гайку тяжа подкладывают шайбу, опирающуюся на подгаечный брус.

Выбираем шайбу 140×140×14 мм.

В верхнем узле шайба аналогичная.

При выборе размера подгаечнго бруса должно выполняться условие:

Унифицируем сечение и для стоек С3 и С5 примем такое же сечение, как и для стойки С2.

Расчет и конструирование узлов фермы Опорный узел на натяжных хомутах

1. Проверка на смятие опорного вкладыша по плоскости примыкания опорного раскоса Опорный раскос примыкает к нижнему поясу под углом 47о.

где Nвп — сжимающее усилии ев верхнем примыкающем элементе;

Асм — площадь площадки смятия.

Условие прочности на смятие выполняется.

2. Расчет тяжей Определим диаметр тяжа:

где Nт — усилие, возникающее в одном тяже;

Ант — площадь сечения одного тяжя в месте нарезки;

Rу — расчетное сопротивление стали растяжению (Rу=1700 кг/см2);

γс — коэффициент, учитывающий условия работы тяжей.

Выбираем тяжи d=22мм; Aнт по резбе= 2,74 см².

3. Определение количества двухсрезных нагелей для прикрепления накладок к нижнему поясу

Принимаем dн=20мм.

Толщина накладок, а = 6dнаг.= 6(2= 12 см, берем a=125мм.

Проверка прочности накладок Несущая способность одного нагеля определяется min значением, из следующих формул:

Та=80(а (d н=80(12,5(2(2=4000 кг,

Тс=50(с (dн=50(15(2=1500 кг,

Ти=180(dн2+2а2=18 022+2((2(12,5)2=1970 кг, но не более

Ти=250(d н2=250(22=1000кг Несущая способность одного нагеля — 1000 кг, где, а — толщина крайнего элемента (толщина накладки 1 шт);

с — толщина среднего элемента (ширина нижнего пояса);

dн — диаметр нагеля;

Т — несущая способность нагеля на один срез.

4. Расчет опорного швеллера Швеллер работает на изгиб в горизонтальной плоскости. Его прочность проверяют по формуле:

Учитывая то что высота швеллера должна быть на 60−80 мм больше высоты нижнего пояса из условия размещения отверстий для пропуска тяжей. Примем h=36см Принимаем швеллер № 36 Wy=61,7 см

Условие прочности выполняется, принимаем швеллер № 36.

5. Проверка накладок на смятие

Где Nнп — усилия нижнем поясе;

Асм — площадь участка опирания накладки на торцевые уголки;

Rсм — расчетное сопротивление древесины смятию (Rсм=140 кг/см2).

Условие прочности выполняется.

6. Подбор уголков в торцах накладок Эти уголки служат для передачи усилий тяжей на накладки нижнего пояса. Они работают на изгиб и рассчитываются по формуле:

е — расстояние от кромки накладки до оси тяжа =2,5 см Принимаем равнополочный уголок 125Х8, для которого

I=294, Z0=3,36 см

где W — момент сопротивления уголка;

I — момент инерции уголка;

B — ширина полки уголка;

z0 — центральная ось уголка.

8. Определение размеров подферменного бруса

Nопор= 4· (G+P)=4·(1325 +1411) = 10 944 кг Принимаем сечение подферменного бруса из хвойных пород дерева сечением 150X300мм.

Узел примыкания раскоса Р1 к верхнему поясу фермы Глубину врубки раскоса в верхний пояс определим по формуле:

— назначаем глубину раскоса в верхний пояс:

— проводим проверку на смятие верхнего пояса:

а) определим размеры площади смятия:

Раскос Р1 примыкает к верхнему поясу под углом 41о

б) условие прочности на смятие

расчетное сопротивление древесины смятию расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон

Nр — усилие в раскосе.

Условие не выполняется, тогда поменяем конструкцию узла. Используем опирание раскоса на опорную подушку.

Nл-Nпр — разница усилий верхнего пояса.

— проверяем необходимую длину lск:

По конструктивным соображениям:

Из конструктивных соображений принимаем .

Узел примыкания раскоса Р2 к верхнему поясу фермы Глубину врубки раскоса в верхний пояс определим по формуле:

— назначаем глубину раскоса в верхний пояс:

— проводим проверку на смятие верхнего пояса:

а) определим размеры площади смятия:

Раскос Р2 примыкает к верхнему поясу под углом 43о

б) условие прочности на смятие

Где Nр — усилие в раскосе.

Условие не выполняется, тогда поменяем конструкцию узла. Используем опирание раскоса на опорную подушку.

Где Nл-Nпр — разница усилий верхнего пояса.

— проверяем необходимую длину lск:

По конструктивным соображениям:

Из конструктивных соображений принимаем .

Узел примыкания раскоса Р3 к верхнему поясу фермы Глубину врубки раскоса в верхний пояс определим по формуле:

— назначаем глубину раскоса в верхний пояс:

— проводим проверку на смятие верхнего пояса:

а) определим размеры площади смятия:

Раскос Р3 примыкает к верхнему поясу под углом 46о

б) условие прочности на смятие

Nр — усилие в раскосе.

Условие выполняется. По конструктивным соображениям унифицируем узел, используя опирание раскоса на опорную подушку.

Коньковый узел фермы Сжатые верхние пояса феры сопрягаются непосредственным упором друг в друга. Жесткость узла обеспечивается двумя накладками толщиной 45 мм, прикрепленными четырьмя болтам. Примем болты d=20мм.

Ширина пластины определяется по формуле:

Конструктивное решение узла смотреть на схеме.

Стык верхнего пояса Устанавливается, учитывая следующее:

1. После устройства стыка каждый элемент должен иметь длину меньше 6,5 м;

2. Чем меньше стыков, тем лучше;

3. Стык не должен мешать работе промежуточных узлов пояса.

В данном проекте стык обеспечивается аналогично стыку в нижнем поясе, но крепеж с каждой стороны обеспечивается 4 болтами. Стык конструируется между 3 и 4 стойкой. Длина накладок принимается не менее трех высот соединяемых брусьев.

Узел примыкания раскоса Р2 к нижнему поясу фермы Глубину врубки раскоса в нижний пояс определим по формуле:

— назначаем глубину раскоса в нижний пояс:

— проводим проверку на смятие нижнего пояса:

а) определим площадь площадки смятия:

Раскос Р2 примыкает к нижнему поясу под углом 49о Где b — ширина бруса;

Nр — усилие в примыкающем раскосе;

Асм — площадь смятия.

Условие прочности по смятию выполняется.

б) задаемся длиной площадки скалывания из условий:

Из конструктивных соображений принимаем .

Определяем среднее расчетное сопротивление древесины скалыванию:

Где е — эксцентриситет;

Rcкср — среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию;

Rcк — расчетное сопротивление древесины скалыванию.

в) выполняем проверку прочности лобовой врубки по скалыванию:

Условие прочности по скалыванию выполняется.

г) производим расчет болта:

Растягивающее усилие в болте определяется по формуле:

Требуемая площадь поперечного сечения болта, ослабленного резьбой определяется по формуле:

где Rbt — расчетное сопротивление стали болта растяжению (для болтов класса 4,6 Rbt = 1700 кг/см2).

Выбираем диаметр болта по приложению 6 [1] - d=14мм; Aнт по резьбе= 1,02 см².

Узел примыкания раскоса Р3 к нижнему поясу фермы Глубину врубки раскоса в нижний пояс определим по формуле:

— назначаем глубину раскоса в нижний пояс:

— проводим проверку на смятие нижнего пояса:

а) определим площадь площадки смятия:

Раскос Р3 примыкает к нижнему поясу под углом 52о где b — ширина бруса;

Nр — усилие в примыкающем раскосе;

Асм — площадь смятия.

Условие прочности по смятию выполняется.

б) задаемся длиной площадки скалывания из условий:

Из конструктивных соображений принимаем .

Определяем среднее расчетное сопротивление древесины скалыванию:

е — эксцентриситет;

Rcкср — среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию;

Rcк — расчетное сопротивление древесины скалыванию.

в) выполняем проверку прочности лобовой врубки по скалыванию:

Условие прочности по скалыванию выполняется.

г) производим расчет болта:

Растягивающее усилие в болте определяется по формуле:

кН Требуемая площадь поперечного сечения болта, ослабленного резьбой определяется по формуле:

Rbt — расчетное сопротивление стали болта растяжению (для болтов класса 4,6 Rbt = 1700 кг/см2).

Выбираем диаметр болта по приложению 6 [1] - d=14мм; Aнт по резьбе= 1,02 см².

Центральный узел нижнего пояса Центральный узел нижнего пояса совместим со стыком нижнего пояса. Сжатые раскосы упираются в подушку, плотно врезанную в нижний пояс на глубину 5 см. Раскосы удерживаются от смещения штырями из круглой стали, встаиваемыми в просверленные для этой цели отверстия в торцах раскосов и в подушке. Подушку скрепляем с нижним поясом двумя стяжными болтами, по одному, с каждой стороны стыка. Стык нижнего растянутого пояса конструируем с парными накладками на нагелях из круглой стали. Под гайки тяжа в этом узле подкладываем жесткую листовую шайбу.

Принимаем dн=20мм.

Толщина накладок, а = 6dнаг.= 6(2= 12 см, берем a=125мм.

Несущая способность одного нагеля определяется min значением, из следующих формул:

Та=80(а (d н=80(12,5(2(2=4000 кг, Тс=50(с (dн=50(15(2=1500 кг, Ти=180(dн2+2а2=180(22+2((2(12,5)2=1970 кг, но не более Ти=250(d н2=250(22=1000кг Несущая способность одного нагеля — 1000 кг.

Где, а — толщина крайнего элемента (толщина накладки 1 шт);

с — толщина среднего элемента (ширина нижнего пояса);

dн — диаметр нагеля;

Т — несущая способность нагеля на один срез.

Литература

Агафонов С. А. Курс лекций по деревянным конструкциям.

Методическое пособие.

Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Г. Г. Карлсена. М.: Стройиздат, 1986.-543 с.

СНиП II-25−80. Деревянные конструкции.

М.: Стройиздат, 1983.-31 с.

СНиП 2.

01.07−85. Нагрузки и воздействия.

М.: Стройиздат, 1987.-36 с.