Деревянные конструкции

4.5 Подбор сечения в арке.

Принимаем арку прямоугольного сечения из досок 2-го сорта, размером 40х200мм, на склейку идут доски 33х185мм.

b = 185мм

0,8 –  коэффициент, учитывающий влияние  продольной силы,

R_и – расчетное сопротивление изгибу

R_и = 15∙1,2 = 18 МПа

Принимаем пакет из 12досок. Высота сечения h = 12∙25 = 300 мм.

Рисунок 4.3 – Геометрические размеры сечения  арки 

 Геометрические характеристики сечения:

А = 20∙30 = 600 см²,

4.6 Проверка нормальных напряжений:

L_р = 0,6∙s =990 см

 

R_c = 15∙1∙1 = 15МПа

m_сл = 1, m_б = 1,

 

 

Принимаем пакет из 15 досок h=15*25=375мм

А = 20∙37,5 = 75 см²,

4.6 Проверка  нормальных напряжений:

L_р = 0,6∙s =990 см

 

R_c = 15∙1∙1 = 15 МПа

m_сл = 1, m_б = 1,

 

 

4.7 Проверка скалывающих напряжений:

Максимальная  поперечная сила Q = 31 кН,

R_ск = 1,5∙1,2 = 1,8 МПа,

1,2 –  коэффициент условия работы при  ветровой нагрузке,

4.8 Проверка устойчивости плоской формы деформирования:

φ_у, φ_М – коэффициенты устойчивости,

α_р = 0,32 – центральный угол наклона оси полуарки, рад

4.9 Расчет  затяжки

Усилие  в затяжке N=36кН.

Принимаем затяжку в виде спаренных равнополочных уголков.

R_р=275МПа для стали марки С275.

γ_с=0,9 – для нижнего пояса

γ_а=0,8 – учитывает ослабления резьбой

Требуемая площадь сечения:

Принимаем 2∟45х4  А=6,96см²

Подвески, поддерживающие металлическую затяжку, необходимо ставить с шагом не более 400r, где r – радиус инерции сечения растянутой затяжки в вертикальной плоскости.

r=1,38см

400r=400∙1,38=552см=5,5м.

Ставим  две подвески с шагом 15/3=5м. Подвеска из стали Ø16.

4.10 Расчет опорного узла

Опорный узел решается с помощью стального  башмака из опорного листа и двусторонних фасонок с отверстиями для болтов. Затяжка приваривается к фасонкам.

Рисунок 4.5 – Опорный узел арки 

Расчет  узла производится на действие максимальных сил, действующих в узле - продольной N = 46 кН и поперечной Q = 31 кН сил.

Высоту  опорного башмака принимаем не менее h_п = 0,4∙h = 18 см.

Опорную пластину принимаем b_п = 20 см, h_п = 18 см.

угол  смятия α = 0,

Расчетное сопротивление смятию вдоль волокон  древесины 

R_см^α = 15∙1,2 = 18 МПа,

А_см = b∙h = 20∙18 = 360 см²,

Определение числа болтов крепления конца  полуарки к фасонкам:

Принимаем стальной стержень диаметром d = 28 мм, n_ср = 2,

угол  смятия α = 90. Коэффициент К_α = 0,5

Несущая способность болта:

Т₂ = 0,5∙с∙d∙К_α = 0,5∙20∙2,8∙0,5 = 14 кН

Т₄ = 2,5∙d²∙ =2,5∙2,8²∙ = 13,9 кН

Принимаем 3 болт диаметром d = 28 мм. 

Расчет  конькового узла 
 

Hуз=37,5/0,765=49см

Ауз=20*49=980см2 
 

 

Принимаем 2 болта диаметром d = 12мм 
 
 
 
 
 

5 Расчет  клеедеревянной колонны 

   5.1 Исходные данные

   Колонны проектируют из пиломатериалов хвойных пород, древесина используется третьего сорта. Стеновые панели клеефанерные трехслойные общей толщиной (с обшивками)192+2*8=208мм=0,21м. Масса панели 31кг/м²

          Предварительный подбор сечения колонны.

    Предельная  гибкость колонны равна 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100.

    λ=μ∙1/r=2,2∙10/(0,289∙h); h=2,2∙10/(100∙0,289)=0,761м;

    λ=10/(0,289∙b);                   b=10/(100∙0,289)=0,346м.;

   

   Рисунок 5.1 – Геометрическая схема поперечного каркаса

   Принимаем, что для изготовления колонн используются доски толщиной 40 мм. После фрезерования толщина досок составила 33мм. Ширина колонны после фрезерования заготовочных блоков по пласти будет 350мм. Количество досок 761/33=22,9. Принимаем 23 доски. Высота сечения колонн будет h_к=33∙23=759мм. b_к=350мм

5.2 Сбор нагрузок

Таблица 5.1 – Сбор нагрузок

 

    Ветровая  нагрузка Wа=ω₀∙к∙с; ,   где С₁=66/24=2,75>2 => с=0,8;              С₃=10/24=0,42 < 5 => С₃=-0,5

5.3 Статический расчет

            Рисунок 5.2 – Расчетная схема рамы        

   расчетный пролет : L=15-0,759=14,24м

G_покр=g_пок∙L∙S/2=1,31∙14,24∙6/2=56кН;

G_р=g_риг∙1св∙S/2=0,17∙14,24∙6/2=7,26кН;

G_ст=gст(Н+hоп)S=0,346∙(8,6+0)∙6=17,85кН;

Рсн=р_сн∙L∙S/2=1,4∙14,24∙6/2=60кН;

Wа=0,43∙6=2,58кН;  

Wо=0,27∙6=1,62кН;

g_а=0,32∙6=1,92 кН/м;

g_о=0,2∙6=1,20кН/м;

Определение усилий в колоннах. Поперечную раму однопролетного здания, состоящую из 2 колонн жестко защемленных в фундаментах и  шарнирно соединенных с ригелем в виде балки, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки. Она является один раз статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля за лишнее неизвестное удобно принять продольное усилие в ригеле, которое определяют по известным правилам строительной механики.                             

Определение изгибающих моментов (без учета коэффициентов  сочетаний): Xв=Xw+Xq=0.5∙(Wа-Wо)+3Н(g_акт-g_ст)/16=

=0,5∙(2,58-1,62)+3∙8,6(1,92-1,2)/16=2,09кН;

   Изгибающий  момент в уровне верха фундамента:

   Млев.в.=Wа∙Н+ q_акт∙Н²/2 - Хв∙Н=2,58∙8,6+1,92∙8,6²/2 – 1,83∙8,6=77,45кН/м;

   Мпр.в.=Wот∙Н+ q_от∙Н²/2+ Хв∙Н=1,62∙8,6+1,2∙8,6²/2+1,83∙8,6=42,57кН/м;

   От  внецентренного приложения нагрузки от стен: эксцентриситет приложения нагрузки от стен    е_ст=hк/2+δст/2=0,759/2+0,21/2=0,48м;

   Изгибающий  момент, действующий на стойку рамы

   Мст=Gст∙е_ст =17,85∙0,48=8,57кНм

   Усиление  в ригеле (усиление  растяжения):

   Хст=9∙Мст/(8Н)=9∙8,57/8∙8,6=1,12кН;

   Изгибающий  момент в уровне верха фундамента:

   Млев.ст.=-Мст+Хст∙Н=-8,57+1,12∙8,6=1,06кНм;

   Мпр.ст.= Мст-Хст∙Н=8,57-1,12∙8,6=-1,06кНм;

   Определение поперечных сил (без учета коэффициентов  сочетаний):

   от  ветровой нагрузки    Qлев.в.= q_акт∙Н+Wа-Хв=1,92∙8,6+2,58-2,09=17кН;

   от  внецентренного приложения нагрузки от стен:    Qлев.ст.=Хст=1,12кН;

   Определение усилий в колоннах с учетом необходимых  случаев коэф. сочетаний: