Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


ЛОМАНОКЛЕЕНАЯ И ГНУТОКЛЕЕНАЯ ТРЕХШАРНИРНЫЕ РАМЫ



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

М.А. Дымолазов

ЛОМАНОКЛЕЕНАЯ И ГНУТОКЛЕЕНАЯ ТРЕХШАРНИРНЫЕ РАМЫ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением вузов РФ по образованию в области строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению 270100 «Строительство»

 

Казань, 2015 год

УДК 694

ББК 38.55

Ш 72

 

Дымолазов М.А.

Ш 72 Ломаноклееная и гнутоклееная трехшарнирные рамы: Учебное пособие. Казань: КГАСУ, 2015. – 73 с.

 

 

В учебном пособии приведены основы расчёта и конструирования ломаноклееных и гнутоклееных рам, справочные данные и графическая часть проектов. Выполнение расчётов вручную и в программном комплексе позволит студентам сравнить результаты двух методов расчета.

Предназначено для студентов по направлению «Строительство».

 

Рецензенты:

Доцент кафедры конструкций из дерева, древесных композитов и пластмасс ННГАСУ Крицин А.В.

Главный инженер «Казанский ГИПРОНИИАВИАПРОМ» Никитин Г.П.

 

 

УДК 694

ББК 38.55

 

© Казанский государственный

архитектурно-строительный

университет, 2015

© Дымолазов М.А., 2015

Содержание

Введение……………………………………………………………………
1. Общие сведения...………………………………………………..
1.1. Рекомендации по расчетам
1.2. Конструирование покрытий по рамам
2. Пример расчета ломаноклееной трехшарнирной рамы…..
2.1. Исходные данные
2.2. Определение геометрических характеристик. Сбор нагрузок…………………………………………………….
2.3. Статический расчет ломаноклееной рамы вручную
2.4. Статический расчет ломаноклееной рамы в ПК «Лира»
2.5. Подбор сечений ломаноклееной рамы
2.5.1. Проверка напряжений при сжатии и изгибе
2.5.2. Геометрические характеристики сечений
2.5.3. Проверка устойчивости плоской формы деформирования полурамы
2.6. Пример расчета опорного узла
2.7. Пример расчета конькового узла
2.8. Пример расчет карнизного узла
3. Пример расчета гнутоклееной трехшарнирной рамы……..
3.1. Исходные данные
3.2. Определение геометрических характеристик. Сбор нагрузок
3.3. Статический расчет гнутоклееной рамы вручную
3.4. Статический расчет гнутоклееной рамы в ПК «Лира»
3.5. Подбор сечений гнутоклееной рамы
3.5.1. Проверка напряжений при сжатии и изгибе
3.5.2. Геометрические характеристики сечений
3.5.3. Проверка устойчивости плоской формы деформирования полурамы
3.6. Пример расчета опорного узла
3.7. Пример расчета конькового узла
Литература………………………………………………………………..
Приложение 1 – справочные данные……………………………………
Приложение 2 – примеры графической части………………………….

Введение

С развитием современных технологий в изготовлении клееных конструкций все чаще используются схемы рамного типа, в том числе значительных пролетов.

В настоящем пособии рассмотрены две наиболее применяемые – ломаноклееные и гнутые рамы, которые входят в курсовой проект по предмету «Конструкции из дерева и пластмасс» и используются в дипломном проектировании по направлению «Строительство».

Активное использование современных информационных технологий в учебном процессе, особенно, в трудозатратных разделах, позволяет более качественно решать главные задачи, в данном случае, по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс». Поэтому в пособии наряду с традиционными методами статического расчета рам приведены пошаговые последовательности реализации задачи в ПК «Лира-САПР». Это позволит не только быстрее и точнее выполнять расчеты и чертежи, но и сравнить с результатами, полученными традиционным ручным счетом.

В приложении приведены необходимые справочные данные и пример выполнения графической части по обеим схемам.


 

Общие сведения

Рекомендации по расчетам

Расчет деревянных рам производится в том же порядке, что и арки с учетом формы этих конструкций.

Нагрузки на раму в большинстве случаев являются равномерно-распределенными, линейными с учетом шага рам B.

Снеговая нагрузка S может располагаться по всему пролету и по полупролетам рам (как в треугольных арках).

 

Рис. 1.1. Распределение снеговой нагрузки в раме двускатной формы.

 

Ветровая нагрузка зависит от профиля, размеров здания.

 

а)

б)

 


Рис. 1.2. Ветровая нагрузка на рамы

 

Коэффициенты надежности для собственного веса настила – 1.1; утеплителя – 1.3; расчетная нагрузка с учетом коэффициента перегрузки; IV район – 240кг/м2. Нормативное значение снеговой нагрузки определяется путем умножения расчетного значения на коэффициент 0.7.

Геометрический расчет рамы заключается в определении длин элементов, координатных сечений и углов наклона. При кровле из профнастила , что соответствует углу наклона .

Расчетные оси трехшарнирных рам, имеющих переменное сечение, для упрощения расчета удобно принимать параллельными к их наружным кромкам и проходящими через центры их опорного и конькового узлов.

Радиус кривизны гнутых участков гнутоклееных рам рекомендуется принимать близким к наименее допустимому, равному 150 , где - толщина склеиваемых досок. Увеличение радиуса нерационально, так как уменьшает объем помещения.

Геометрический расчет полурамы гнутоклееной рамы с углом наклона ригеля , радиусом выгиба r, с длиной прямых участков можно производить с использованием следующих параметров (Рис. 1.3):

– центральный угол оси выгиба

- угол наклона касательной оси середины выгиба к осям стойки и ригеля

Рис. 1.3. Ось карнизного узла гнутоклееной рамы

 

Определяются координаты характерных точек оси полурамы.

В ломаной раме сечение, проходящее через точку перелома оси полурамы, где располагается зубчатый шип, расчет следует производить по направлению биссектрисы угла этих осей . При этом расчетное сопротивление древесины смятию будет одинаковым в стойке и в ригеле.

Рис. 1.4. Ось карнизного узла ломаной рамы

Статический расчет трехшарнирных гнутоклееных и ломаных рам заключается в определении вертикальных (R) и горизонтальных (H) расчетных усилий в сечениях (M, N, Q) как в арках.

Расчетные изгибающие моменты от ветровой нагрузки в большинстве рам являются незначительными и не превышают 20% суммарных.

Продольные силы могут определятся только в четырех сечениях:

- в опорном N=R;

- в карнизном N= ;

- в коньковом N=H;

- в середине ригеля.

Поперечные силы определяются только там, где они необходимы для расчета:

- В опорном узле Q=H;

- В коньковом узле Q=R-Sl/2, при двухстороннем снеге Q=0.

В каркасах трехшарнирных рам опорные реакции определяются так же, как и в безраскосных. Определение расчетных усилий в их сечениях начинается с определения продольных сил в подкосах Nр (Рис. 1.5.). Их можно определить из условия равенства нулю изгибающего момента в шарнирных креплениях стоек к ригелю. При этом продольную силу в подкосе вычисляют с учетом горизонтальной опорной реакции H, высоты стойки hст и расстояния «а» от карнизного узла до подкоса из выражения:

 

Рис. 1.5. Схема опирания ригеля в подкосных рамах

 

При определении изгибающего момента в стойке и ригеле условно ее заменяют двумя продольными силами , действующими в противоположных направлениях. Продольная сила во внутренних подкосах сжимающая, а в наружных – растягивающая. Продольные силы в стойках получаются соответственно или сжимающими, или растягивающими. Двойные подкосы рам работают только на сжатие и в них определяются только сжимающие продольные силы.

Полученные усилия в сечениях рамы сводят в таблицу и определяются расчетные сочетания нагрузок (РСН).

Ширина сечений рам принимается, как правило, одинаковой и не более 20 см, чтобы избежать необходимости стыкования досок по ширине.

Требуемая высота сечения определяется по формуле:

Эта формула вытекает из формулы Журавского:

Высоту сечения в пролетах гнутоклееной и ломаной рам определяют по максимальному изгибающему моменту. Продольную силу при этом пока не учитывают как незначительно влияющую на сечение с коэффициентом k=0.8, который и учитывает ее влияние.

Высота сечения принимается кратной толщине досок. Высоту конькового и опорного узлов следует принимать одинаковыми.

Проверка прочности производится на M и N, приложенных к геометрической оси этого сечения в половине его высоты. Эти усилия получаются путем переноса соответствующих усилий, определенных обычно относительно расчетной оси рамы на нейтральную ось сечения. Расстояние между этими сечениями – «e» (эксцентриситет) определяется в зависимости от высоты опорного и карнизного сечений из выражения:

При этом продольная сила N сохраняет свое значение, а изгибающий момент уменьшается до величины:

Проверка прочности производится по формулам:

 

 

Рис. 1.6. Схемы карнизных узлов: а) гнутой и б) ломаной рам

Пример расчета ломаноклееной трехшарнирной рамы

Исходные данные

Запроектировать утепленное складское помещение с несущими конструкциями из ломаноклееных рам. Рама пролетом l= 18 м, h=6, 8м шагом B = 5 м. Здание 2 класса ответственности, γ n=0, 95. Кровля утепленная из клеефанерных панелей. Район строительства – Казань, S = 2, 4 кH/м2.

Ограждающая часть покрытия состоит из клеефанерных панелей 1, 5х5м, ук­ладываемых непосредственно на раму.

Шаг-1. Исходные данные

1.1 Запроектировать трехшарнирную ломаноклееную раму, пролет рамы L=18м, высота h=6, 8м В=5. Арка проектируется для отапливаемого склада готовой продукции. Район строительства г. Казань. Сосна 2-го сорта. В результате компоновки поперечной рамы получена расчетная схема, приведенная на рис.2.3.

 

‾ ϥ

Рис. 2.3. Расчетная схема поперечной рамы

 

Шаг -4. Задание граничных условий

Ø Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов).

Ø С помощью курсора выделите опорные узлы арки (узлы окрашиваются в красный цвет).

 

Ø С помощью пункта меню Схема  Связи (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Связи в узлах (рис.2.8).В этом окне, с помощью установки флажков, отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z).

 

Рис. 2.7. Диалоговое окно добавить стержень

 

Ø После этого щелкните по кнопке Применить (узлы окрашиваются в синий цвет).

Ø Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов), чтобы снять активность с операции отметки узлов.

Рис. 2.8. Диалоговое окно Связи в узлах

Шаг-5.Задание шарнира в вершине арки


Выполните пункт меню Выбор  Отметка элементов (кнопка на панели инструментов).

 

Рис. 2.9. Диалоговое окно Шарниры

 

С помощью курсора выделите 2 стержня при вершине арки (элементы окрашиваются в красный цвет).

Ø Из меню Жесткости  Шарниры (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Шарниры (рис. 2.9). В этом окне с помощью установки соответствующих флажков укажите узлы и направления, по которым снимается жесткость связи одного из концов стержня с узлом.

Ø схемы: 2-й узел – UY.

Щелкните по кнопке Применить.

Шаг-6. Задание жесткостных характеристик

Геометрические характеристики в данный момент являются искомыми величинами. Однако, не присвоив жесткостные характеристики элементам схемы, невозможно выполнить расчет. Принимаем H=96см, B=21, 5см.

Ø С помощью меню Жесткости  Жесткости элементов (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Жесткости элементов (рис.2.10).

 

 

Рис. 2.10. Диалоговое окно Жесткости элементов

 

Ø В этом окне щелкните по кнопке Добавить и в библиотеке жесткостных характеристик щелкните по первой закладке Стандартные типы сечений и дважды щелкните на эскизе Брус. В окне Задание стандартного сечения введите данные согласно рис 2.11 и нажмите Нарисовать  Подтвердить.

 

 

Рис. 2.11. Диалоговые окно Задание стандартного сечения

 

Назначение добавленного типа жесткости элементам расчетной схемы происходит следующим образом:

Ø Необходимо выделить в Списке типов жесткостей «Брус 21.5Х96».

Ø Нажмите кнопку Установить как текущий тип, после этого в строке Текущий тип жесткости появится название типа жесткости.

Ø Выделите элементы арки, которым будет присвоен текущий тип жесткости.Нажмите кнопку Назначить.

Ø Выполните пункт меню Опции  Флаги рисования (кнопка на панели инструментов).

Ø В диалоговом окне Показать при активной закладке Элементы установите флажок Местные оси стержней.

Ø Щелкните по кнопке Перерисовать.

Ø Выделите верхние элементы правой полурамы. С помощью меню Схема ð Корректировка вызовите диалоговое окно Местные оси стержней и выполните Инверсно.

 

Шаг-7. Задание нагрузок

Задание нагрузок выполняется по следующему алгоритму.

Сделайте активным загружение, в котором будут приложены данные нагрузки. Переключение между загружениями осуществляется выбором в меню Нагрузки Выбор загружения или с помощью счетчика, расположенного напанели инструментов.

Рекомендуется задать название загружения в строке Имя диалога Активное загружение.

Задание параметров нагрузок осуществляется в диалоговом окне Задание нагрузок, которое вызывается в меню Нагрузки Нагрузки на узлы и элементы. Данное окно включает шесть вкладок которые поделены на различные типы нагрузок.

Выбрать закладку, нажать на кнопку с пиктограммой нужного типа нагрузки. В открывшемся окне задать параметры нагрузки, нажать кнопку ОК. Введенные параметры отразятся в строке Текущая нагрузка диалога Задание нагрузок.

  Рис. 2.12. Диалоговое окно Задание нагрузок Выделить узлы или элементы на расчетной схеме. Нажать кнопку Применитьв диалоговом окне Задание нагрузок. Для отображения нагрузок на расчетной схеме необходимо поставить соответствующий флажок на вкладке Флаги рисования 1) Формирование загружения от собственного веса и веса кровли Выделите элементы арки. Ø Вызовите диалоговое окно Задание нагрузок (рис.2.12) с помощью меню Нагрузки  Нагрузка на узлы и элементы (кнопка на панели инструментов).

Ø Вызовите диалоговое окно Задание нагрузок (рис.2.12) с помощью меню Нагрузки  Нагрузка на узлы и элементы (кнопка на панели инструментов).

Ø В этом окне активизируйте закладку Нагрузки на стержни.

Ø Затем радио-кнопками укажите систему координат Глобальная, направление – вдоль оси Z.

Ø Щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызовите диалоговое окно Параметры.

Ø В этом окне задайте интенсивность нагрузки g1 = 0.341 тс/м из табл.№1 (рис.2.13).

Ø Щелкните по кнопке Подтвердить.

Рис. 2.13. Диалоговое окно Параметры

Ø После этого в диалоговом окне Задание нагрузок щелкните по кнопке Применить.

Шаг-8. Упаковка схемы

 

Ø С помощью меню Схема  Корректировка  Упаковка схемы (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Упаковка.

Ø В этом окне щелкните по кнопке Упаковать (упаковка схемы производится для сшивки совпадающих узлов и элементов, а также для безвозвратного исключения из расчетной схемы удаленных узлов и элементов).

Полурамы

 

Рама закреплена из плоскости по наружным кромкам с помощью стеновых панелей, панелей покрытия, поперечных сжатых связей. Внутренняя кромка не закреплена. Расчетная длина растянутой зоны равна длине полурамы, т.к. по всей длине отсутствуют сечения с нулевыми моментами: lпр=1371 см.

Площадь биссектрисного сечения: A=b*h=21.5*96=2064 см²

Момент сопротивления: W=b*h² /6=21.5*96² /6=33024 см³

Радиус инерции из плоскости при сжатии:

ry=0.29*b=0.29*21.5=6.24 см

Гибкость: λ y=lпр/ry=1371/6.24=219, 71

Коэффициент устойчивости при сжатии: φ y=3000/λ ² =3000/219, 71=0.062

Коэффициент устойчивости при изгибе: φ м=(140*b² *kф)/(lпр*h)=(140*21.5² *1.13)/(1371*96)=0.556

Коэффициенты KжN и KжM учитывают закрепление растянутой кромки из плоскости. При количестве закреплений более четырех оно считается сплошным:

α р=2*β =2*52.5=105°=1.83 рад - центральный угол ломанной части.

KжN=0.75+0.06*(lпр/h)² +0.6*α р*lпр/h=0.75+0.06*(1371/96)² +0.6*1.83*1371/96 = 28, 67

KжM=0.142*lпр/h+1.76*h/lпр+1.4*α р=0.142*1371/96+1.76*96/1371+1.4*1.83 = 4.694

Устойчивость полурамы:

N/(ϕ y*KжN*Rc*A)+Mд/(ϕ м*KжM*Rн*W)= 120, 31/(0.062*28, 67*1, 56*2064)+39995/(0.556*4.694*1.56*33024)=0.31< 1

Общая устойчивость плоской формы деформирования полурамы обеспечена при наличии связей по контуру в виде трехслойных панелей.

Пример расчета опорного узла

 

Усилия, действующие в узле: N=138, 24 кН, Q=91, 49 кН из таблицы 2.3. Материал - береза 1-го сорта. Ширина сечения 21.5 см.

 

Проверка напряжения сжатия торца стойки:

Площадь сечения: A=b*hоп=21.5*40=860 см²

Расчетное сопротивление сжатию: Rc=16 МПа= 1.6 кН/см²

Напряжение сжатия: σ =N/A=138, 24/860=

=0.161 кН/см² < Rc*mв*mп=1.6*1*1.1=1.76кН/см²

Проверка напряжения смятия поперек волокон по площади примыкания стойки к упорной вертикальной диафрагме:

Расчетное сопротивление смятию: Rcм, 90=3 МПа=0.3 кН/см²

Требуемая высота диафрагмы: hтр=Q/(b*Rcм, 90)=91, 49/(21.5*0.3) = 14, 19 см

Конструктивно принимаем hд=15 см.

Рассчитываем упорную вертикальную диафрагму на изгиб как балку пролетом, равным b, частично защемленную на опорах, с учетом пластического перераспределения моментов

Изгибающий момент: M= Q*b/16= 91, 49*21.5/16=122, 94 кН*см = 1, 23 кН*м

Требуемый момент сопротивления: Wтр=M/Rи=122, 94/21=5, 85 см³

Этому моменту сопротивления должен быть равен момент сопротивления определяемый по формуле: W=hд*δ ² /6

Тогда толщина диафрагмы: δ = 6*Wтр/hд= √ (6*5, 85/15)=1.56 см

Принимаем δ =1.5 см

Боковые пластины принимаем той же толщины

Aбп=15*1.5=24 см²; W=15*1.5² /6=6, 4 см³; N=Q/2=91, 49/2 = 45, 75 кН

σ = N/A+M/W= 45, 75/24+ 122, 94/6, 4=21, 12 кН/см² < 21*0.9*1.2= 22.68 кН/см²

Башмак крепим к фундаменту двумя анкерными болтами, работающими на срез и растяжение. Сжимающее усилие передаем непосредственно на фундамент.

Изгибающий момент, передаваемый от башмака на опорный лист равен:

M=Q*hд/2= 91, 49*0.15/2=6, 862 кН*м

Момент сопротивления опорной плоскости башмака:

W= 2*b*l² /6= 2*9*32, 5² /6=3169 см³

где: b=9 см - ширина свеса опорной плоскости башмака; l=32, 5 см - длина опорной плоскости башмака

Сминающие напряжения под башмаком:

σ = M/W= 686, 2/3169=0.217 кН/см² при бетона класса B10

 

Анкерные болты принимаем диаметром 20 мм:

Aбр=3, 14 см², Aнт=2, 18 см²

Для того, чтобы срез воспринимался полным сечением болта, устанавливаем под гайками шайбы толщиной 10 мм. Усилия в болтах определяем по следующим

формулам:

Nр=M/(2/3*2*l)= 686, 2*3/4*32, 5=15, 84 кН

Срезывающее усилие: Nср=Q/2=91, 49/2=45, 745 кН, Q=91.49 (табл.2.3)

Напряжение растяжения в пределах нарезки:

σ р=Nр/Aнт=15, 984/2, 18=7, 26 кН/см² < 0.8*Rсс=0.8*21*1=16.8 кН/см²

0.8 - коэффициент учитывающий неравномерную работу болтов

Напряжение среза: σ ср=Nср/Aбр=45, 745/3, 14=14.568 кН/см² < 17.5 кН/см²

Прочность узла обеспечена.

Рис. 2.20. Опорный узел

Пример расчета конькового узла

Коньковый узел решается с помощью деревянных накладок и болтов. На накладки толщиной а=10 см действует поперечная сила от односторонней снеговой нагрузки: Q=27 кН из таблицы 2.3 и 2.4.

Усилие, передающееся на первый, ближайший к коньку ряд болтов: N1=Q*l1/l2= 27*60/45=36 кН

где: l1=60 см - расстояние от конька до второго ряда болтов; l2=45 см - расстояние между болтами.

Усилие, передающееся на второй ряд болтов:

N2=N1-Q=36-27=9 кН

Принимаем болты ∅ 22 мм.

Несущая способность в одном срезе болта при изгибе:

Tu=(1.8*d² +0.02*a² )*√ Ка = (1.8*2.2² +0.02*10² )* √ 0.575=

= 9.12 кН< 2.5*d² = 2.5*2.2² * 0.575 = 9.18 кН

при α =90-15=75° и ∅ 22 мм

Ка=0.575 (табл.19 СНиП II-25-80)

При смятии древесины:

Tа=0.8*а*d*Ка=0.8*10*2.2*0.575=10.12 кН

Tc=0.8*b*d*Ка=0.8*21.5*2.2*0.575=13.6 кН

Tmin=9.12 кН

Число двухсрезных болтов в первом ряду: n1=N1/(Tmin*nср)=36/(9.12*2)=1, 97

Принимаем n1= 2 болта

 

Рис. 2.21. Коньковый узел

 

Во втором ряду: n2=N2/(Tmin*nср)=9/(9.12*2)=0.45. Принимаем n2=1 болт.

Смятие торцов полурамы под углом α =15° к продольным волокнам:

Σ = N/(b*hоп) = 91, 49/(21.5*40) = 0.11 кН/см² < Rсм α =

= Rсм/(1+(Rсм/Rсм90-1)*sin³ α ) = 16/1+(16/1.8-1)*sin³ 15 = 14.07 Мпа =

= 1.407 кН/см²

Проверяем накладки на изгиб: M=Q*(l1-l2)=27*15 = 405 кН*см

Напряжение в накладке: Wнт=2*ан*h2н/12=2*10*30² /12=1500 см³

σ =M/Wнт=405/1500=0.27 кН/см² < Ru=1.4/0.95=1.47 кН/см²

Условие выполняется.

Пример расчета карнизного узла

Усилия в сечении 2 карнизного стыка: М2=401, 64 кН*м; N2=120, 3 кН из таблицы 2.3 и 2.4.

Геометрические характеристики

Площадь: A=0.85*b*h=0.85*96*21.5=1754, 4 см²

W=0.85*b*h² /6=0.85*21.5*96² /6=28070, 4 см³

Напряжения в биссектрисном сечении определяем с учетом приведенной высоты сечения ригеля и стойки:

l0=511, 76+864, 79=1376, 52 см,

β 12=hоп/(h*sinβ )=40/(96*sin52.5)=0.33;

β ср=0.33

hоп=hк=40 см;

h*sinβ =96*sin52.5=76, 16 см

KжN=0.66+0.34*β =0.66+0.34*0.33=0.7722

Приведенная высота сечения полурамы: hпр=76, 16* 3√ (KжN)=69, 87 см

Приведенная площадь: A=69.87*21.5=1502.205 см²

Гибкость: λ =l0/i=1376.52/(0.29*69.87)=67.94< 70, где i=0.29*hпр

Коэффициент продольного изгиба: ϕ =3000/λ ² =0.615

Коэффициент:

ξ =1-N/(ϕ *KжN*A*Rc)=1-120.31/(0.615*0.7722*1502.02*1.56) =1.1

Mд2/ξ =401.64/1.1=365.12кН*м

Расчетное сопротивление при угле смятия α 0=37°:

Rсм α =(1.6/0.95)/(1+(1.6/0.3-1)*sin³ 37)=0.87 кН/см²

Напряжение в сжатой зоне карнизного стыка:

σ с=N/A+Mд/(K1*W)=120.31/1502.02+36512/(0.8*28070.4)=

= 1.7 кН/см² > 0.87 кН/см² - условие не выполняется.

Увеличиваем сечение карнизного узла и принимаем площадь сечения

h=140см

A=21.5*140=3010 см², W=21.5*140² /6=70233см³

σ с=120.31/3010+36512/(0.8*70233)=0.68 кН/см² < 0.87 кН/см² - условие выполняется

Напряжения в растянутой зоне узла:

σ р=-N/A+Mд/(K2*W)< Rи*mα

K2=1.27; Rи=1.56 кН/см²;

mα =0.3

σ р= -120.31/3010+36512/(1.27*70233)=0.44 кН/см² < 1.56*0.3 = 0.468 кН/см²

- условие выполняется. Следует заметить, что подобрано сечение путем снижения hc =180, 160 → 140cм.

Пример расчета гнутоклееной

Трехшарнирной рамы

Исходные данные

Запроектировать утепленное складское помещение с несущими конструкциями из гнутоклееных рам. Рама пролетом l= 24 м, высотой h=9.6 м, шагом B = 6 м. Здание 2 класса ответственности, γ n=0, 95. Кровля утепленная из клеефанерных панелей. Район строительства – Казань, S = 2, 4 кН/м2,

Ограждающая часть покрытия состоит из клеефанерных панелей

1, 5х6м, ук­ладываемых непосредственно на раму.

На раму действуют равномерно распределенные постоянные и временные снеговые нагрузки.

При заданных геометрических размерах рамы l ≈ 20 м и высоте стойки H≈ 5 м ветровая нагрузка не учитывается, так как отсос ветра на кровле уменьшает усилие в элементах рамы.

Собственный вес рамы определяем при kсв=6:

qв= == =1.89

 

РСУ

Таблицы 3.3.

№ сечения Постоянная нагрузка К=0, 4 Снеговая нагрузка s=12 кН/m Расчетное сечение усилий
слева справа сумма
Изгибающие моменты М, кН*м
-66.55 -213.3 -213.3 -426.6 -493.15
-187.132 -193.51 -274.32 -467.83 -654.962
-151.604 -120.17 -258.84 -379.01 -530.614
-43.2 -162 -108 -151.2
Продольные силы N, кН
57.6 201.6
64.008 102.69 57.33 160.02 224.028
Поперечные силы Q, кН
17.136 54.81 -11.97 42.84 59.976
-36

Пример расчета гнутоклееной рамы в ПК «Лира»

Шаг-1. Исходные данные

Запроектировать трехшарнирную гнутоклееную раму, пролет рамы L=24м, высота h=9.6м, B=6 м. Арка проектируется для отапливаемого склада готовой продукции. Район строительства г. Казань. Сосна 2-го сорта. В результате компоновки поперечной рамы получена расчетная схема, приведенная на рис.3.1.

L=24м

Рис. 3.1. Расчетная схема поперечной рамы

Шаг-4. Задание граничных условий

Ø Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов).

Ø С помощью курсора выделите опорные узлы арки (узлы окрашиваются в красный цвет). С помощью пункта меню Схема  Связи (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Связи в узлах (рис.3.6.).В этом окне, с помощью установки флажков, отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z).

 

Рис. 3.6. Диалоговое окно Связи в узлах  
Рис. 3.5. Диалоговое окно добавить стержень

 

Ø После этого щелкните по кнопке Применить (узлы окрашиваются в синий цвет).

Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов), чтобы снять активность с операции отметки узлов.

 

Шаг-5. Задание шарнира в вершине рамы

Выполните пункт меню Выбор  Отметка элементов (кнопка на панели инструментов). С помощью курсора выделите 2 стержня при вершине арки (элементы окрашиваются в красный цвет).

 

 

Ø Из меню Жесткости  Шарниры (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Шарниры (рис. 3.7). В этом окне с помощью установки соответствующих флажков укажите узлы и направления, по которым снимается жесткость связи одного из концов стержня с узлом. 2-й узел – UY. Щелкните по кнопке Применить

Рис.3.8. Шарниры схемы

 

Шаг-6. Задание жесткостных характеристик

Геометрические характеристики в данный момент являются искомыми величинами. Однако, не присвоив жесткостные характеристики элементам схемы, невозможно выполнить расчет. Принимаем H=96см, B=21, 5см.

Ø С помощью меню Жесткости  Жесткости элементов (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Жесткости элементов (рис.3.9).

 

 

Рис. 3.9 Диалоговое окно Жесткости элементов

В этом окне щелкните по кнопке Добавить и в библиотеке жесткостных характеристик щелкните по первой закладке Стандартные типы сечений и дважды щелкните на эскизе Брус. В окне Задание стандартного сечения введите данные согласно рисунка 3.10. и нажмите Нарисовать  Подтвердить.

Назначение добавленного типа жесткости элементам расчетной схемы происходит следующим образом:

Ø Необходимо выделить в Списке типов жесткостей «Брус 21.5 х 96».

Ø Нажмите кнопку Установить как текущий тип, после этого в строке Текущий тип жесткости появится название типа жесткости.

Ø Выделите элементы арки, которым будет присвоен текущий тип жесткости.Нажмите кнопку Назначить.

Ø Выполните пункт меню Опции  Флаги рисования (кнопка на панели инструментов).

  Рис. 3.10. Диалоговое окно Задание стандартного сечения

В диалоговом окне Показать при активной закладке Элементы установите флажок Местные оси стержней.

Ø Щелкните по кнопке Перерисовать.

Ø Выделите верхние элементы правой полурамы. С помощью меню Схема ð Корректировка вызовите диалоговое окно Местные оси стержней и выполните Инверсно.

Шаг-7. Задание нагрузок

Задание нагрузок выполняется по следующему алгоритму.

Сделайте активным загружение, в котором будут приложены данные нагрузки. Переключение между загружениями осуществляется выбором в меню Нагрузки Выбор загружения или с помощью счетчика, расположенного напанели инструментов.

Рекомендуется задать название загружения в строке Имя диалога Активное загружение.

Задание параметров нагрузок осуществляется в диалоговом окне Задание нагрузок, которое вызывается в меню Нагрузки Нагрузки на узлы и элементы. Данное окно включает шесть вкладок которые поделены на различные типы нагрузок.

Выбрать закладку, нажать на кнопку с пиктограммой нужного типа нагрузки. В открывшемся окне задать параметры нагрузки, нажать кнопку ОК. Введенные параметры отразятся в строке Текущая нагрузка диалога Задание нагрузок.

Рис. 3.11. Диалоговое окно Задание нагрузок

Выделить узлы или элементы на расчетной схеме. Нажать кнопку Применить в диалоговом окне Задание нагрузок. Для отображения нагрузок на расчетной схеме необходимо поставить соответствующий флажок на вкладке Флаги рисования

Шаг-8.Упаковка схемы

 

Ø С помощью меню Схема  Корректировка  Упаковка схемы (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Упаковка.

Ø В этом окне щелкните по кнопке Упаковать (упаковка схемы производится для сшивки совпадающих узлов и элементов, а также для безвозвратного исключения из расчетной схемы удаленных узлов и элементов).

Пример расчета опорного узла гнутоклееной рамы

Усилия, действующие в узле: N=201.6 кН; Q=126 кН (табл. 3.3 и 3.4)

Температурно-влажностные условия эксплуатации – В1. Материал – лиственница 2-го сорта. Ширина сечения 16, 5 см.


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 2581; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.225 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь