Подбор сечения рабочего настила.

Деревянные фермы.

 

Рассмотрим треугольную деревянную ферму.

 

В фермах различают следующие элементы:

1 – Нижний пояс.

2 – Верхний пояс.

3 – Раскосы.

4 – Стойки.

Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.

Высота фермы определяется по пролету:

 

h_ф =1/4L_ф при L_ф<=14 м – 6-ти панельная ферма

h_ф=1/5L_ф при L_ф>=14 м - 8-ми панельная ферма

 

В данном проекте пролет фермы L_ф=15 метров,

поэтому высота фермы h_ф=1/5*15=3 метра

 

Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:

5 – Опорные.

6 – Коньковый.

7 - Центральный узел нижнего пояса.

 

Расстояние между соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(l_п). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.

 

 

Выбор шага рам.

 

Шагом рам называется расстояние между двух рядом стоящих рам в плоскости стены. В зданиях такого типа он зависит от нагрузок на покрытие и обычно составляет 3 до 6 метров. Так как проектируемое здание отапливаться не будет (т.е. покрытие будет не утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 4-му снеговому району, зададим 12 по 4 м и по крайние по 4 м.

Высота здания, пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.

 

 

Связи.

 

Конструктивная схема каркаса одноэтажного деревянного здания с треугольной 6-ти панельной фермой и схема размещения связей представлены на рисунке:

1 – вертикальные связи между фермами. Размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов приходится их устанавливать подряд в двух пролетах (например у одного из торцов здания).

2 – связи в плоскости верхних поясов ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом.

3 – связи в плоскости нижних поясов ферм. Эти связи расставляются так, чтобы на виде снизу они проецировались на связи в плоскости верхних поясов ферм.

Связи 1, 2 и 3 принято называть ветровыми, так как они придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми рамами.

Кроме связей между фермами в каркасе здания выделяют связи между колоннами:

6 – горизонтальные связи между колоннами.

7 – связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах, а в зданиях, длинна которых превосходит 30 м, и в центральных пролетах.

На рисунке изображены также прогоны (4) и стропильные ноги (5) – это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят равным 1 м.

 

 

2. Конструирование и расчет покрытия здания.

Конструкция покрытия.

1 – Прогон.

2 – Стропильные ноги.

3 – Рабочий настил.

4 – Пароизоляция.

5 – Защитный настил.

6 – 3 слоя рубероида.

 

 

Подбор сечения прогона.

 

Расчет сечения прогона производится по двум группам предельных состояний.

Подбор сечения прогона.

 

g ’ = g * cos a * а/ cos a + g r b h * а/ cos a * n / L * cos a + 2 b ’ h * cos a * r g ,

 

p’ = p _н g * (cos a )² * a / cos a

 

где b, h – характеристики сечения стропильных ног (b = 7.5 см, h = 12.5 см);

n – число стропильных ног (n = 5);

a – расстояние между прогонами по горизонтали (a = 2.17 м);

g = 1.1

 

2 * b’ x h = 2 * 5 x 20 см – сечение прогона.

 

g’ = 31 * 2.5 + 1.1 * 5 * 0.15 * 0.125 * 500 * 2.5 / 4 +

+ 0.175 * 0.05 * 0.93 * 500 * 1.2 = 77.5 + 35.2 + 4.2 = 117.6 кгс/м

 

p’ = 150 * 1.6 * 0.93² * 2.5 = 558 кгс/м

 

Расчет гвоздевого забоя.

 

Зададим диаметр гвоздя d_гв = 5.5 мм.

 

Определяем a = 0.21 L – 23 d_гв = 0.21 * 400 – 23 * 0.55 = 71.35 cм

 

Определяем Q = Mоп / a = 86666.7 / 71.35 = 1214.7  кгс

 

Определяем T_гв = Q / 2 = 607.35 кгс

 

Определяем T_1гв = 400 * d²гв = 121 кгс

 

Находим количество гвоздей n = Tгв / T1гв = 607.35 / 121 = 5.02 ,

 

Принимаем n = 6 шт.

 

3. Расчет и конструирование элементов ферм.

 

Опорный узел.

 

Выбираем опорный узел на натяжных хомутах.

Опорный узел образован колонной, верхним поясом и нижним поясом. Усилия в опорном узле передаются в следующем порядке: сжимающее усилие верхнего пояса передается на вкладыш; на вкладыше вертикальная составляющая этого усилия передается через подбалку и подферменный брус на колонну; горизонтальная составляющая усилия передается на швеллер, затем на левые уголки и через 4 тяжа на правые уголки, с уголков на накладки, а затем через нагельное поле усилие передается на нижний пояс.

1) Расчет тяжей.

s =N_{н п} / 4 A_{т тр} <= R_{р ст} * g _c

R_{р ст} = 2100 тс/см²; g _c = 1; N_{н п} = 13.34 тс

A_{т тр}= N_н.п / 4 R_y g _c = 13340 / (2100 * 1 * 4) = 1.6 см²

А_бр = А_{т тр} / 0.7 = 1.6 / 0.7 = 2.3 см² => d = 2.5 см²

Округляем до ближайшего сортаментного значения d_т = 2.5 см

2) Расчет болтов (нагелей), прикрепляющих накладки к нижнему поясу.

Диаметр болта (нагеля) принимаем из конструктивных соображений

D_б = h_{н п} / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.3 см Þ d = 1.84 см

Количество болтов (нагелей)

Т_б = 250 * d² = 250 * 1.5² = 562.5 кгс

 

n_б = N _{н п} / ( n _ср * Т_б) = 13340 / (562.5 * 2) = 11.8 шт Þ n_б = 12 шт

3) Расчет опорного вкладыша.

s = N_{в п} / A_{в п} <= R ^a _см * m_в

R ^a _см = R_см / [1 + (R_см / R⁹⁰_см - 1)] * (sin a )³

R_см = 130 кгс/см²; R⁹⁰_см = 30 кгс/см²; m_в = 1; N_{в п} = 10.65 тс

R ^a _см = 130 / [1 + (130 / 30 - 1) * 0,7] = 100.14 кгс/см²

s = 10650 / 12.5*15 = 56 . 89 кгс/см² <= 100.14 * 1 = 100.14 кгс/см²

 

Опорный вкладыш удовлетворяет необходимым условиям.

4) Расчет накладок.

s _см = N _{н п} / (2 A _нк ) <= R _см * m _в

R_см = 130 кгс/см²

A _нк >= N _{н п} / (2 R _см * m _в ) = 13340 / (2 * 130) = 51.3 см²

Высоту накладок принимаем из конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса

h _нк = 12.5 см

b _нк = A _нк / h _нк = 51.3 / 12.5 = 4.1 см Þ b _нк = 5 см

5) Расчет швеллера

M_max = N_т (a + b / 2)

где a – толщина накладки;

b – толщина нижнего пояса фермы.

N_т = N _{н п} / 4 = 13340 / 4 = 3335

M_max = 3335 * (5 + 6.25) = 37518 кгс*см

s = М_max / W <= R_{р ст} * g _c

W_{у тр} = М_max / (R_{р ст} * g _c ) = 37518 / (2100 * 1) = 14.86 см³

Из конструктивных соображений выбираем швеллер №20 с W_y = 153 см³, что удовлетворяет условию W_y >= W_{у тр}

6) Расчет уголков.

М_max = N_{н п} / 8 * (c + h / 2) = 13340 /8 * (20 + 12.5 / 2) = 63523.31 кгс*см

где c – удвоенное расстояние между кромкой накладки и осью тяжа;

h – высота накладки

s = М_max / W _x <= R_{р ст} * g _c

R_{р ст} =2300 кгс/см²

W _{x тр} = М_max / (R_y * g _c ) = 6352.31 / (2100 * 1) = 10.89 cм³

Выбираем неравнополочный уголок №9/5.6 толщиной 6 мм с W _x = 11.67 см³, что удовлетворяет условию W _x >= W _{x тр}.

7) Подбор сечения подферменного бруса.

N_верт = (G+P) * n / 2 = 2833 * 6 / 2 = 8499 кгс

 

где n - количество панелей.

 

s = N_верт / (b_{п бр} * b) < R⁹⁰_см * m_в

b_{п бр} = N_верт / (b * R⁹⁰_см * m _в ) = 8499 / (30 * 12.5 * 1) = 21.3 cм

 

Выбираем подферменный брус сечением b = 22 см; h = 10 см.

Стык нижнего пояса.

 

1) Строительный подъем

f _стр = L _ф / 200 = 1 5 00 / 200 = 7 .5 см

2) Расчет болтов (нагелей), прикрепляющих накладки к нижнему поясу.

Диаметр болта (нагеля) принимаем из конструктивных соображений

D_б = h_{н п} / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1. 84 см Þ d = 2 см

Количество болтов (нагелей)

Т_б = 250 * d² = 250 * 2² = 1000 кгс

 

n_б = N _{н п} / ( n _ср * Т_б) = 13340/ (1000 * 2) = 6.67 шт Þ n_б = 8 шт

3) Расчет накладок.

s = N _{н п} / (2 A _нк ) <= R _р * m _в

R_р = 100 кгс/см²

A _нк >= N _{н п} / (2 R _р * m _в ) = 13340 / (2 * 100 * 1) = 66.7 см²

Высоту накладок принимаем из конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса

h _нк = 12.5 см

b _нк = A _нк / h _нк = 66.7 / 12.5 = 5.3 см Þ b _нк = 7.5 см

 

Выбираем накладки сечением b = 7.5 см h = 12.5 см.

Список используемой литературы:

1. ”Конспект лекций по деревянным конструкциям”

2. Карлсен “Деревянные и пластмассовые конструкции”.

3. Кауфман “Деревянные конструкции”.

 

Деревянные фермы.

 

Рассмотрим треугольную деревянную ферму.

 

В фермах различают следующие элементы:

1 – Нижний пояс.

2 – Верхний пояс.

3 – Раскосы.

4 – Стойки.

Все элементы фермы в данном проекте выполнены из деревянного бруса, за исключением стоек, которые выполняются из стального кругляка.

Высота фермы определяется по пролету:

 

h_ф =1/4L_ф при L_ф<=14 м – 6-ти панельная ферма

h_ф=1/5L_ф при L_ф>=14 м - 8-ми панельная ферма

 

В данном проекте пролет фермы L_ф=15 метров,

поэтому высота фермы h_ф=1/5*15=3 метра

 

Точки пересечения элементов фермы – узлы. Выделяют несколько характерных узлов:

5 – Опорные.

6 – Коньковый.

7 - Центральный узел нижнего пояса.

 

Расстояние между соседними узлами нижнего пояса называется длиной панели(l_п). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.

 

 

Выбор шага рам.

 

Шагом рам называется расстояние между двух рядом стоящих рам в плоскости стены. В зданиях такого типа он зависит от нагрузок на покрытие и обычно составляет 3 до 6 метров. Так как проектируемое здание отапливаться не будет (т.е. покрытие будет не утепленное), а снеговая нагрузка будет соответствовать 4-му снеговому району, зададим 12 по 4 м и по крайние по 4 м.

Высота здания, пролет фермы и ветровой район при назначении шага рам не учитываются.

 

 

Связи.

 

Конструктивная схема каркаса одноэтажного деревянного здания с треугольной 6-ти панельной фермой и схема размещения связей представлены на рисунке:

1 – вертикальные связи между фермами. Размещаются так, чтобы ни одна ферма не осталась без вертикальных связей, что приводит к их расстановке через пролет между рамами, а при четном количестве пролетов приходится их устанавливать подряд в двух пролетах (например у одного из торцов здания).

2 – связи в плоскости верхних поясов ферм. Устанавливаются в торцевых пролетах, но если длина здания превосходит 30 м, то они устанавливаются и в центральных пролетах, по возможности с равным шагом.

3 – связи в плоскости нижних поясов ферм. Эти связи расставляются так, чтобы на виде снизу они проецировались на связи в плоскости верхних поясов ферм.

Связи 1, 2 и 3 принято называть ветровыми, так как они придавая пространственную жесткость конструкции, позволяют наряду с прочими элементами каркаса распределять ветровую нагрузку, действующую на торец здания между всеми рамами.

Кроме связей между фермами в каркасе здания выделяют связи между колоннами:

6 – горизонтальные связи между колоннами.

7 – связи в плоскости стены между колоннами. Они устанавливаются в крайних от торцов здания пролетах, а в зданиях, длинна которых превосходит 30 м, и в центральных пролетах.

На рисунке изображены также прогоны (4) и стропильные ноги (5) – это элементы покрытия, не входящие в структуру связей. Прогоны располагаются вдоль всего здания по узлам верхних поясов ферм. Стропильные ноги укладываются поперек прогонов в плоскости верхних поясов ферм с шагом от 0.8 до 1.2 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят равным 1 м.

 

 

2. Конструирование и расчет покрытия здания.

Конструкция покрытия.

1 – Прогон.

2 – Стропильные ноги.

3 – Рабочий настил.

4 – Пароизоляция.

5 – Защитный настил.

6 – 3 слоя рубероида.

 

 

Подбор сечения рабочего настила.

 

Рабочий настил рассчитывается на прочность и прогиб, как неразрезная 2-х пролетная балка.

1234Следующая ⇒

Поделиться: