Реферат: Деревянные конструкции 2

--PAGE_BREAK--Нормы предписывают выполнять расчет стропильных ног как однопролетную балку.
Расчетная схема:




Расчетный пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:
 
L
об
=
d
/
cos
a
= 2.4 / 1 = 2.4
м
где d– длина панели фермы (d
= 2.4
м).

Определим нагрузки:

Собственный вес:   qн= gн* c*cos
a
+ 5
=36.5*0.9*1+5=34.75 кг/м

q= g* с *cos
a
+ 5*
g
 
= 36.5*0.9*1+5*1.1=37.85 кг/м
Снеговая нагрузка:          P
=
P
*
*
c
*
cos
a
=320*0.9*1=288 кг/ м


Pn
=
P
*0.7=288*0.7=201.6кг/ м

Проверка на прочность:

s
=
Mmax
/
W
<=
R
изг
*
m
в


Мmax = 0.125 * (
q
+

P
) *
L
об
² = 0.125 * (37.85+ 288) * 2.4² = 234.6
кгс*м

<img width=«541» height=«187» src=«ref-2_983364111-830.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">


W
=
b
*
h
² / 6 = 7.5 *
12.52
/ 6= 195.31
cм³


s
= 234
*102
/195.31=12*
105
кг/
м2
< R
изг
*
m
в
= 130 * 1= 13*
105
кг/
м2

Подобранное сечение проверяем на прогиб:
f=5*(qн+Pn)*
L4
об

/384/E/I<=1/200*
L
об


I=b*h3/12=7.5*12.53/12=7813 cм
4


f=5*(34.75+201.6)*2404 / 384/ 100*105
/
7813=0.13 см

1/200*L
n
р
=2.4/200=1,2 см

0,13<1,2

Прочность обеспечена. Принимаем поперечное сечение стропильной ноги 125*75 мм.
2.4. Подбор сечения прогона.
Прогон проверяют на прочность и на прогиб.



Подбор сечения прогона.

От собственного веса

=
g
н*
d
+ 15=32,5*2.4+20=98 кг/м



q=
g
*
d
+ 20*
g
=36.5*2.4+20*1.1=109,6 кг/м



Снеговая нагрузка

P
=
P
*
d
=320*2.4=768 кг/ м


Pn
=
P
*0.7=768*0.7=537,6 кг/ м

где

d
– расстояние между прогонами по горизонтали (а = 4,5м);

g
= 1.1


Проверка на прочность:

s
=
Mmax
/
W
<=
R
изг
*
m
в


Мmax = 1/12 * (
q
+

P
) *
L
пр
² = 1/12 * (109,6+768) * 4.5² = 1480,95
кгс*м

<img width=«542» height=«225» src=«ref-2_983367509-1187.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">

W
=2*
b
*
h
² / 6 =2*6 *
252
/ 6= 1012,5 с
м³


s
=1480.95/1012,5 =118,47 кг/
см2
< R
изг
*
m
в
= 130 * 1= 130 кг/
см2

Подобранное сечение проверяем на прогиб:
f=(qн+Pn)*
L4
пр

/384/E/I<1/200*
L
пр


I=2*b*h
3
/12=2*6253/12=15625 cм4


f=(98+537.6)*4.54 / 384/ 100*105/15625=0.434см.

1/200*L
n
р
=4.82/200=2,41 см.

0,45<2,25

Прочность обеспечена.

Принимаем поперечное сечение прогона из двух досок 60*250 мм.
2.5. Расчет гвоздевого забоя.





Определяем Q = Mоп /2/ a

Находим количество гвоздей n =Q/ Tгв,

Tгв – несущая способность 1-го гвоздя.

 

Mоп =Мmax = 1/12 * (q+ P) * Lпр² = 1/12 * (109.6+768) * 4.5² = 1480.95 кгс*м
Примем диаметр гвоздя dгв= 5.5 мм
Определяем a = 0.2*L – 23 dгв = 0.2 * 4.5 – 23*55*10-4 = 0,7735 м

n=1480.95 /2/0.7735=7,9
Принимаем n = 8 шт.
3.1
Определение усилий в стержнях фермы



Все вертикальные нагрузки, действующие на ферму, делятся на постоянные и временные. При определении усилий принимается, что все нагрузки приложены к узлам верхнего пояса.

P– узловая нагрузка от действия снега.

G– узловая нагрузка от действия собственного веса.
G
=(
gпокр+ gсв)*а*
d
/
cos
α
;   
g
покр
=
g
+
g
об
+
g
пр




где d – длина панели, измеряемая вдоль верхнего пояса фермы;

а – ширина панели;

gобр=A/c*ρ*γf
где ρ–плотность древесины(500 кг/м3);γf–коэффицмент(1,1)
gобр=0,075*0,1*500*1,1/0.9=4,583 кг/м2

g
пр
=Апр/
d
*
ρ*γf;  g
пр
=
0.2*0.1*500*1.1/1.2=9,16 кг/м2

gпокр=36,5+4,58+9,16=50,246 
gсв=<img width=«80» height=«73» src=«ref-2_983370230-371.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">;           gсв=<img width=«81» height=«65» src=«ref-2_983370601-380.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">=39,317 кг/м2
G=(50.246+39.317)*10.8= 967.287 кг   P=P*10.8= 3456 кг
Расчет выполняется на единичных нагрузках, приложенных к половине фермы.



Элемент

Усилие от 1

NG

NP

N

фермы

слева

справа

везде

кг

кг

кг

В1













В2

-2,43

-0,97

-3,4

-3288,8

-11750,4

-15039,2

В3

-3,55

-1,77

-5,32

-5145,96

-18385,92

-23531,22

В4

-3,67

-2,44

-6,11

-5910,1

-21116,16

-27026,26

Н1

2,42

0,97

3,39

3279,1

11715,84

14994,94

Н2

3,53

1,76

5,29

5116,95

18282,24

23399,19

Н3

3,65

2,43

6,08

5881,1

21012,48

26539,72

Н4

3

3

6

5803,72

20736

26539,72

Р1

-3,48

-1,39

-4,87

-4710,69

-16830,72

-21541,41

Р2

-1,68

-1,2

-2,88

-2785,79

-9953,28

-12739,07

Р3

-0,19

-1,06

-1,25

-1209,11

-4320,98

-5529,11

Р4

1,08

-0,95

0,13

125,747

-3283,2/

+3732,48

3858,227

С1

-0,5



-0,5

-483,64

-1728

-2211,64

С2

1,26

0,9

2,16

2089,34

7464,96

9554,3

С3

0,15

0,82

0,97

938,27

3352,32

4290,59

С4

-0,86

0,76

-0,1

-96,728

-2972,16/

+2626,56

-3068,88/

-2529,83

С5












    продолжение
--PAGE_BREAK--


где  NG – реальное усилие в стержнях фермы от сил G; NP -  реальное               усилие от снеговой нагрузки;N– суммарное усилие



3.2. Подбор сечений элементов ферм.

Нижний пояс.


Подбираем одно сечение на весь пояс. За основу берем элемент Н3, с Nmax=26839,58  кг.

1. Из условия прочности (1) для центрально растянутого стержня определяем требуемое значение площади ослабленного врубкой сечения

<img width=«281» height=«47» src=«ref-2_983370981-686.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">

где mв=1 (группа конструкций АI) и mо=0,8.

2.При максимальной степени ослабления сечения н.п. врубкой на  глубину hвр=1/4hнп (hнп – высота сеченя н.п.) полная площадь поперечного сечения <img width=«31» height=«27» src=«ref-2_983371667-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064"> определяется как

<img width=«211» height=«47» src=«ref-2_983371801-542.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">.

3. С учетом требования hнп³1,5bнп (bнп –  ширина  сечения н.п.)  и сортамента пиломатериалов хвойных пород (приложение 4) выбираем сечение н.п. bнпxhнп=200x225 мм, при котором Абр=450 см2.

<img width=«549» height=«283» src=«ref-2_983372343-1732.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">

4. Из условия hвр£1/4hнп задаемся глубиной врубки в нижний пояс hвр=56 мм (значение hвр должно быть кратно 0,5 см) и проверяем прочность ослабленного сечения

<img width=«501» height=«47» src=«ref-2_983374075-1037.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">

(Условие выполняется)
Верхний пояс.


1. Из условия прочности центрально-сжатого стержня (2) определяем требуемое значение площади ослабленного врубкой сечения

<img width=«271» height=«47» src=«ref-2_983375112-634.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">

где Rc=140 кг/см2 (для изготовления поясов фермы применяется древесина II сорта).

2. Определяем требуемое значение полной площади  поперечного сечения <img width=«31» height=«27» src=«ref-2_983371667-134.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068"> с учетом ослабления сечения в.п. врубкой (hвр=1/4hвп)

<img width=«229» height=«47» src=«ref-2_983375880-568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">.

3.Ширина сечения в.п. bвп принимается равной bнп 0, т.е. bвп=bнп=20 см. Требуемое значение высоты сечения в.п. определяем как

<img width=«204» height=«51» src=«ref-2_983376448-522.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">

С учетом сортамента и требования hвп³bвп назначаем сечение в.п. bвпxhвп=200x200 мм, при котором Абр=400 см2.

<img width=«460» height=«265» src=«ref-2_983376970-1721.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">

4. Вычисляем радиусы инерции сечения ry=rx=0,289hвп»0,0578м. Расчетные длины в.п. в плоскости и из плоскости фермы при установке прогонов в каждом узле в.п. равны между собой lx=ly=d/cosa=2,4/1»2,4 м. Определяем гибкости в.п. lx и   ly : lx=ly=lx/rx=2,4/0,0578=41,522< 70

Условие прочности  не выполняется! Увеличим сечение в.п.!
5. Так как максимальная гибкость не превышает 70, коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле

<img width=«304» height=«51» src=«ref-2_983378691-767.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">

6. Выполняем проверку устойчивости в.п. по формуле (3) с учетом Ар=Абр

<img width=«428» height=«47» src=«ref-2_983379458-913.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">
Опорный раскос.

Элемент Р1.


1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).

Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например  j= 0,5 и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса

<img width=«272» height=«47» src=«ref-2_983380371-639.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">

2. С учетом сортамента и требования bр=bнп назначаем  размеры поперечного сечения опорного раскоса bрxhр=200x175 мм, Абр=350 см2.

<img width=«515» height=«223» src=«ref-2_983381010-1407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">

3. Расчетные  длины  опорного раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами  соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx=ly=3,451 м. Радиусы инерции rx =0,289*0,175=0,05075 м.

ry = 0,289*0,2=0,0578 м

Определяем гибкости опорного раскоса:

<img width=«251» height=«47» src=«ref-2_983382417-567.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">,

<img width=«235» height=«47» src=«ref-2_983382984-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">

где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как  lmax < 70, определяем jпо формуле

<img width=«311» height=«51» src=«ref-2_983383523-767.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">.

4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса

<img width=«399» height=«48» src=«ref-2_983384290-871.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">.
(Условие устойчивости выполняется)


Элемент Р2.


1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).

Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например  j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса

<img width=«289» height=«47» src=«ref-2_983385161-699.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">

2. С учетом сортамента и требования bр=bнп назначаем  размеры поперечного сечения опорного раскоса bрxhр=200x150 мм, Абр=300 см2.

<img width=«491» height=«263» src=«ref-2_983385860-1724.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">

3… Расчетные  длины  раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами  соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx=ly=3,63 м. Радиусы инерции

ry=0,289×hp=0,289*0,2=0.0578 м,

rx=0,289×bp=0,289*0,15=0.04335 м.

Определяем гибкости опорного раскоса:

<img width=«251» height=«47» src=«ref-2_983387584-558.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">,

<img width=«241» height=«49» src=«ref-2_983388142-557.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">

где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как  lmax >70, определяем jпо формуле

<img width=«181» height=«45» src=«ref-2_983388699-482.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">.
4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса

<img width=«408» height=«48» src=«ref-2_983389181-890.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">.

 (Условие устойчивости выполняется)

Элемент Р3.


1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).

Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например  j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса:

<img width=«261» height=«47» src=«ref-2_983390071-636.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">

2. С учетом сортамента и требования bр=bнп назначаем  размеры поперечного сечения опорного раскоса bрxhр=200x125 мм, Абр=250 см2.

<img width=«452» height=«251» src=«ref-2_983390707-1735.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">

3… Расчетные  длины  раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами  соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx=ly=3,811 м. Радиусы инерции

rx=0,289×hp=0,289*0,2=0,0578 м,

ry=0,289×bp=0,289*0,125=0,036123 м.

Определяем гибкости опорного раскоса:

<img width=«249» height=«47» src=«ref-2_983392442-572.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">

               <img width=«261» height=«47» src=«ref-2_983393014-601.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">,

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

<img width=«196» height=«45» src=«ref-2_983393615-518.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">

<img width=«417» height=«48» src=«ref-2_983394133-901.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">

(Условие устойчивости выполняется)








Элемент Р4.


1. Так как раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости (3).

Задаемся значением коэффициента продольного изгиба j в пределах от 0,5 до 0,7, например  j= 0,5, и определяем требуемое значение площади поперечного сечения раскоса

<img width=«283» height=«47» src=«ref-2_983395034-685.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">

2. При подборе сечения 200х75 не будет выполнено условие предельной гибкости, следовательно с учетом сортамента и требования bр=bнп назначаем  размеры поперечного сечения опорного раскоса bрxhр=200x100 мм, Абр=200 см2.

3. Расчетные  длины  раскоса в плоскости фермы принимается равной расстоянию между центрами  соединяемых им узлов фермы. В нашем примере lx=ly=4 м. Радиусы инерции инерции rx =0,289*0,1=0,0289 м.

         ry = 0,289*0,2=0,0578 м
Определяем гибкости опорного раскоса:

<img width=«241» height=«47» src=«ref-2_983395719-524.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">,

<img width=«233» height=«49» src=«ref-2_983396243-519.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">

где [l]=120 – предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [l]=150). Так как  lmax < 70, определяем jпо формуле

<img width=«303» height=«51» src=«ref-2_983396762-754.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">.

4. Выполняем проверку устойчивости опорного раскоса

<img width=«408» height=«48» src=«ref-2_983397516-892.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">.

(Условие устойчивости выполняется)


Элемент Р(встречный раскос).


В общем случае расчет встречного раскоса производится аналогично расчетам остальных раскосов. По условиям задания сечение встречного раскоса принимается как у раскоса Р4 (200*100мм).



































Стойка
.


<img width=«540» height=«377» src=«ref-2_983398408-4253.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s3459">










































Элемент С
1
.





Стойка С1, в отличии от всех остальных, работает на сжатие и, следовательно выполняется из дарева. Сечение стойки принимается минимально возможным в данных условиях 200*100мм




Элемент С2.



Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:

<img width=«244» height=«47» src=«ref-2_983402661-569.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">

где Nст – наибольшее растягивающее усилие.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

d=30мм ;   Aст=5,06 см2


Элемент С3.


Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:

<img width=«248» height=«47» src=«ref-2_983403230-586.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">

где Nст – наибольшее растягивающее усилие.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

d=20мм;   Aст=2,182 см2


Элемент С4.


Определяем требуемое значение площади поперечного сечения стойки:

<img width=«249» height=«47» src=«ref-2_983403816-576.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">

где Nст – наибольшее растягивающее усилие.

По приложению 6 принимаем сечение стойки:

d=16мм;  Aст=1,408см

4. Расчет и конструирование узлов ферм.

4.1 Опорный узел на натяжных хомутах
1.Проверка на  смятие  опорного  вкладыша по плоскости примыкания опорного раскоса.

Пусть раскос примыкает к нижнему поясу под углом 450.

<img width=«264» height=«47» src=«ref-2_983404392-587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">,  

<img width=«489» height=«89» src=«ref-2_983404979-1468.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">,

так как 61,54 кг/см2 < 62,69 кг/см2 — условие прочности выполняется.
<img width=«410» height=«288» src=«ref-2_983406447-4075.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">

2. Определение диаметра тяжа.

<img width=«249» height=«47» src=«ref-2_983410522-582.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">, 

где <img width=«241» height=«43» src=«ref-2_983411104-509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099"> Принимаем d=20 мм   Ант = 2,18 см2.

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

<img width=«184» height=«45» src=«ref-2_983411613-444.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">, проверим dнаг. = 20 мм

толщина накладок а = 6 dнаг.= 6×2= 12 см

Тс=50×с×dн=50×20×2=2000 кг,

Та=80×а×d н=80×12,5×2=2000 кг,

Ти=180×d н2+2а2=180×22+2×12,52=1032,5 кг,

но не более Ти=250dн2=250×22=1210 кг.
<img width=«319» height=«47» src=«ref-2_983412057-709.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">
4. Расчет швеллера.

Расчетная схема:

                                                                          

                                                                            <img width=«241» height=«43» src=«ref-2_983411104-509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103"> <img width=«12» height=«23» src=«ref-2_983417734-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104"> <img width=«217» height=«49» src=«ref-2_983417807-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">
По конструктивным соображениям подбираем швеллер:

h>hнп+6мм

Принимаем ]30   Wy = 43,6 см3  

<img width=«420» height=«48» src=«ref-2_983418313-905.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">

<img width=«295» height=«44» src=«ref-2_983419218-606.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">   

(условие прочности выполняется).
5.Проверка накладок на смятие.

<img width=«333» height=«45» src=«ref-2_983419824-731.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108"> 

(условие прочности выполняется).

<img width=«257» height=«25» src=«ref-2_983420555-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">
6. Расчет прочности уголков в торце накладок.

 Расчетная схема:

 


                                                                                                  

                                                                                                   <img width=«155» height=«43» src=«ref-2_983425509-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111"> 
<img width=«432» height=«48» src=«ref-2_983425832-927.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">

где  <img width=«197» height=«41» src=«ref-2_983426759-438.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">
Проверим равнобокий уголок 12,5X12,5X8  W=75,9 см3, I= 294 см4

<img width=«245» height=«45» src=«ref-2_983427197-545.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">
Подходит
.


7. Проверка опорной подушки на смятие под воздействием опорного давления.

Nопор= 4(967б287 +3456) = 17693,148

Требуемая площадь опоры:

<img width=«313» height=«47» src=«ref-2_983427742-697.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">
Принимаем опорную подушку 200X225мм.
    продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по строительству