Согласно о бразцу

Принимаем размеры поперечного сечения верхнего пояса 200×200 мм.

5.

3.3 Подбор поперечного сечения раскосов Каждый раскос рассчитывается индивидуально на усилие, которое в нем действует и может иметь свое поперечное сечение. Тип сечения — брус.

Раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, поэтому основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости:

Раскос Р1

где Npусилие, возникающее в стержне раскоса P1 (Np = 2944 кг);

Анттр — площадь поперечного сечения стержня раскоса Р1;

Rc — расчетное сопротивление древесины сжатию (Rс = 160 кг/см2);

mв — коэффициент, зависящие от условий эксплуатации конструкции,

φ - коэффициент продольного изгиба, принимаемый в пределах 0,5−0,7 (φ=0,6).

Ширина сечения верхнего, нижнего пояса и раскоса равны bвп = bнп = bр = 200 мм. Требуемое значение высоты раскоса находим:

С учетом сортамента принимаем сечение стержней раскоса Р1 равным 100×200 мм (А=200 см2).

Проверка на устойчивость:

Геометрическая и расчетная длины раскоса Р1 = 3560 мм в плоскости и из плоскости фермы:

lх=lу =356 [см]

Вычисляем радиусы инерции сечения:

rx =0,289*bвп =0,289*20 = 5.78[см]

ry = 0,289 * hвп = 0,289 * 10 = 2.89 [см]

Определяем гибкости стержней верхнего пояса в плоскости и из плоскости фермы λх и λу :

где [λ]=120 — предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [λ]=150).

Т.к. максимальная гибкость превышает 70, то коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле:

Выполняем проверку устойчивости:

Условие устойчивости выполняется.

5.

3.4 Подбор поперечного сечения стоек Стойка С1

Nст — наибольшее растягивающее усилие.

Ry — расчетное сопротивление для стали С255.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

конструктивный min d=18мм; Аст по резбе= 1.708 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.

выбираю шайбу 100×100×10мм

В верхнем узле шайба аналогичная.

При выборе размера подгечного бруса должно выполняться условие:

Ашфакт ≥Ашmр =76≥4,58[кгсм2]

Стойка С2

Nст — наибольшее растягивающее усилие.

Ry — расчетное сопротивление для стали С255.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

конструктивный min d=18мм; Аст по резбе= 1,708 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.

выбираю шайбу 100×100×10мм В верхнем узле шайба аналогичная.

При выборе размера подгаечного бруса должно выполняться условие:

Ашфакт ≥Ашmр =76≥49,28[кгсм2]

5.4 Расчет и конструирование узлов фермы

5.

4.1. Опорный узел на натяжных хомутах

1. Проверка на смятие опорного вкладыша по плоскости примыкания опорного раскоса Опорный раскос примыкает к нижнему поясу под углом 27°.

σсм27 ≤ Rсм27 = 26,36 кг/см2 ≤ 106.

7256 кг/см2

Np — сжимающее усилие в верхнем примыкающем элементе Асм — площадь площадки смятия Условие прочности на смятие выполняется.

2.Расчет тяжей Определим диаметр тяжа

Nтусилия возникающие в одном тяже Ант — площадь сечения одного тяжа в месте нарезки

Ry — расчетное сопротивление стали тяжа растяжению (Ry=1700кг/cм2)

γс — коэффициент, учитывающий условия работы тяжей Выбираем тяжи d=18м; Ант по резбе =1,708 см²

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

Принимаем dн=30мм Толщина накладок, а = 6dнaг = 6· 3= 18 см берем а=200мм Несущая способность одного нагеля определяется min значением, из следующих формул:

Ta=80· a·dн=80*20*3 =4800 кг,

Tc=50· c·dн=50 · 20·3=3000 кг,

Tu=180 · dн2+2a2=180·32+2 · 20 2=2420кг, но не более

Tu=250 · dн2=250 · 32=2250кг Несущая способность одного нагеля — 2250 кг, а — толщина крайнего элемента (толщина накладки 1шт) 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=40см Принимаем швеллер № 22 Wy=192 см3

Условие прочности выполняется принимаем швеллер № 22.

5. Проверка накладок на смятие Асм=а*hнп= 20*30=600 см2

Асм — площадь участка опирания накладки на торцевые уголки

Nнп — усилия в нижнем поясе

Rcм — расчетное сопротивление древесины смятию (Rcм=140кг/cм2)

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:

e = dt /2 + 1cм = 2,2/2 + 1 = 2,1≈ 2,5 см ерасстояние от кромки накладки до оси тяжа =2,5 см Принимаем равнополочный уголок 63×5 для которого

I=6,13 см4, Zo=1,74cм

W — момент сопротивления уголка

I — момент инерции уголка Вширина полки уголка

zо — центральная ось уголка

7. Определение размеров подферменного бруса

Nоnop= 4(G+P)=4(1054,2+1872,5) = 11 706,8 кг Условие выполняется.

5.

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

— назначаем глубину врубки раскоса в верхний пояс

— проводим проверку на смятие верхнего пояса а) определим площадь площадки смятия Раскос Р1 примыкает к верхнему поясу под углом 44°

b — ширина бруса

Np — усилие в примыкающем раскосе Асм — площадь смятия Условие прочности по смятию выполняется.

б) задаемся длиной площадки скалывания из условий:

lск≥1,5*hвп=1,5*20 =30

lск≥10*hвр=10*5=50см Из конструктивных соображений принимаем lск=50см Определяем среднее расчетное сопротивление древесины скалыванию е=0.5· hвп=0.5·20=10см

е — эксцентриситет

Rскср — среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию

Rск — расчетное сопротивление древесины скалыванию в) выполняем проверку прочности лобовой врубки по скалыванию

Условие прочности по скалыванию выполняется.

г) производим расчет болта Расстягивающее усилие в болте определяем по формуле

Nб=Np· tg (60-α)=2944·tg (60−44)=844,18

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

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

Выбираем диаметр болта по приложению 6[1].

d=14мм, Ант по резьбе = 1.02 см2

5.

4.3. Коньковый узел фермы

Сжатые верхние пояса фермы сопрягаются непосредственным упором друг в друга. Жесткость узла обеспечивается двумя накладками толщиной 100 мм, прикрепленными четырьмя болтами. Примем болты d=20мм.

Ширина пластины определяется формулой:

b≥3hn= 3· 20= 60 см Конструктивное решение узла смотреть на схеме.

5.

4.4. 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 1 и 2 стойкой. Длина накладок принимается не менее трех высот соединяемых брусьев.

5.

4.5. Центральный узел нижнего пояса

Центральный узел нижнего пояса совместим со стыком нижнего пояса. Сжатые раскосы упираются в подушку, плотно врезенную в нижний пояс на глубину 5 см. Раскосы удерживаются от смещения штырями из круглой стали, вставляемыми 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=3.5мм Толщина накладок, а = 6dнaг= 6· 3.5= 21 см берем а=220мм Несущая способность одного нагеля определяется min значением, из следующих формул:

Ta=80· a·dн=80 · 22·3.5=6160 кг,

Tc=50· c·dн=50 · 20·3.5=3500 кг,

Tu=180· dн2+2a2=180·3.52+2 · 222=3173кг, но не более

Tu=250· dн2=250·3.52=3062.

5 кг Несущая способность одного нагеля — 3100 кг, а — толщина крайнего элемента (толщина накладки 1шт) с — толщина среднего элемента (ширина нижнего пояса)

dн — диаметр нагеля Т — несущая способность нагеля на один срез Литература

1. Агафонов С. А. Курс лекций по деревянным конструкциям.

2. Методическое пособие.

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

4. СНиП II-25−80. Деревянные конструкции.

М.:Стройиздат, 1983.-31 с.

5. СНиП 2.

01.07−85. Нагрузки и воздействия.

М.:Стройиздат, 1987.-36 с.

Спецификация древесины на ферму № поз Наименование Сечение, мм Длина 1 элемента мм Число элементов Сумма длин V древ., куб. м 1 элемента Всех 1 Нижний пояс 200 300 4600 3 13 800 0,276 0,828 2 Верхний пояс 200 200 4740 2 9480 0,19 0,38 3 Верхний пояс 200 200 2370 2 4740 0,095 0,19 4 Раскос Р1 100 200 3560 2 7120 0,071 0,142 5 Подферменный брус 250 300 600 2 1200 0,045 0,09 6 Накладка 220 300 720 4 2880 0,05 0,2 7 Накладка 100 225 700 4 2800 0,02 0,08 8 Опорная подушка 600 2 1200 0,03 0,06 9 Накладка 100 2 200 0,01 0,02 10 Накладка опорного узла 200 300 1280 4 5120 0,08 0,32 Итого древесины на 1 ферму, куб. м 2,31

0.000

Х.ХХХ

13 200