Санкт-Петербурзький Державний Технічний Університет
Пояснювальна записка до курсового проекту «Каркас одноповерхового дерев'яного будинку» Виконала:
студентка групи 3014 / 2
Красильникова Т.С.
Перевірив:
доц.Шіряев Г.В.
2003
Зміст.
1. Конструктивна схема будівлі.
| 3
|
1.1. Дерев'яні ферми.
| 3
|
1.2. Вибір кроку рам.
| 4
|
1.3. Зв'язки.
| 4
|
2. Конструювання і розрахунок покриття будівлі.
| 7
|
2.1. Конструкція покриття.
| 7
|
2.2. Підбір перерізу робочого настилу.
| 7
|
2.3. Підбір перерізу кроквяних ніг.
| 10
|
2.4. Підбір перерізу прогонів
| 11
|
2.5. Розрахунок цвяхового вибою.
| 13
|
3. Розрахунок і конструювання елементів ферм.
| 13
|
3.1. Визначення вузлових навантажень.
| 13
|
3.2. Визначення зусиль в стержнях ферм.
| 13
|
3.3. Підбір перерізів елементів ферм.
| 14
|
4. Розрахунок і конструювання вузлів ферм.
| 18
|
4.1 Проміжний вузол.
| 18
|
4.2 Центральний вузол.
| 19
|
4.3 Опорний вузол.
| 20
|
4.4 Стик нижнього пояса.
| 23
|
Список використаної літератури.
| 25
|
1. Конструктивна схема будівлі. Проектується одноповерхова будівля з несучим дерев'яним каркасом. Основу каркаса складають послідовно розташовані рами, утворені двома колонами і ригелем. Як ригеля використовується трикутна дерев'яна ферма. Колони жорстко закріплені у фундаменті в площині рами і шарнірно в площині стіни.
Просторова жорсткість будівлі забезпечується зв'язками, що об'єднують окремі рами.
1.1. Дерев'яні ферми. Розглянемо трикутну дерев'яну ферму.
У фермах розрізняють наступні елементи:
1 - Нижній пояс.
2 - Верхній пояс.
3 - Розкоси.
4 - Стойки.
Всі елементи ферми в даному проекті виконані з дерев'яного бруса, за винятком стійок, які виконуються із сталевого кругляка.
Висота ферми визначається по прольоту:
h
ф = 1/4L
ф при L
ф <= 14 м - 6-ти панельна ферма
h
ф = 1/5L
ф при L
ф> = 14 м - 8-ми панельна ферма
У даному проекті проліт ферми L ф = 15 метрів,
тому висота ферми h ф = 1 / 5 * 15 = 3 метри
Точки перетину елементів ферми - сайти. Виділяють кілька
характерних вузлів:
5 - Опорні.
6 - Коньковий.
7 - Центральний вузол нижнього пояса.
Відстань між сусідніми вузлами нижнього пояса називається довжиною панелі (l
п). У цьому проекті розглянута одно панельна ферма.
1.2. Вибір кроку рам. Кроком рам називається відстань між двох поруч стоять рам у площині стіни. У будинках такого типу він залежить від навантажень на покриття і зазвичай становить 3 до 6 метрів. Так як проектовану будівлю опалюватися не буде (тобто покриття буде не утеплене), а снігове навантаження буде
відповідати 4-му сніговому району, задамо 12 по 4 м і по крайні по 4 м.
Висота будівлі, проліт ферми та вітрової район при призначенні кроку рам не враховуються.
1.3. Зв'язки. Конструктивна схема каркаса одноповерхової дерев'яної будівлі з трикутною 6-ти панельній фермою і схема розміщення зв'язків представлені на малюнку:
1 - вертикальні зв'язки між фермами. Розміщуються так, щоб ні одна ферма не залишилася без вертикальних зв'язків, що призводить до їх розстановці через проліт між рамами, а при парній кількості прольотів доводиться їх встановлювати поспіль у двох прольотах (наприклад в одного з торців будівлі).
2 - зв'язку в площині верхніх поясів ферм. Встановлюються в торцевих прольотах, але якщо довжина будівлі перевершує 30 м, то вони встановлюються і в центральних прольотах, по можливості з рівним кроком.
3 - зв'язку в площині нижніх поясів ферм. Ці зв'язки розставляються так, щоб на вигляді знизу вони проектувалися на зв'язку в площині верхніх поясів ферм.
Зв'язки 1, 2 і 3 прийнято називати вітровими, так як вони надаючи просторову жорсткість конструкції, дозволяють поряд з іншими елементами каркаса розподіляти вітрове навантаження, що діє на торець будинку між усіма рамами.
Крім зв'язків між фермами в каркасі будівлі виділяють зв'язку між колонами:
6 - горизонтальні зв'язки між колонами.
7 - зв'язку в площині стіни між колонами. Вони встановлюються в крайніх від торців будівлі прольотах, а в будинках, довжина яких перевищує 30 м, і в центральних прольотах.
На малюнку зображені також прогони (4) і кроквяні ноги (5) - це елементи покриття, що не входять в структуру зв'язків. Прогони розташовуються уздовж усього будинку по вузлах верхніх поясів ферм. Кроквяні ноги укладаються упоперек прогонів в площині верхніх поясів ферм із кроком від 0.8 до 1.2 м залежно від величини снігового навантаження. У цьому курсовому проекті крок кроквяних ніг прийнятий рівним 1 м.
2. Конструювання і розрахунок покриття будівлі.
2.1. Конструкція покриття.
1 - Прогін.
2 - Кроквяні ноги.
3 - Робочий настил.
4 - Пароізоляція.
5 - Захисний настил.
6 - 3 шари руберойду.
2.2. Підбір перерізу робочого настилу. Робочий настил розраховується на міцність і прогин, як нерозрізна 2-х прольотна балка.
Розрахунок робочого настилу за першою групою граничних станів.
Перше сполучення навантажень: постійна (власної ваги) + тимчасова (снігова).
Розрахункова схема:
Таблиця 1. Навантаження власної ваги.
№ п. п.
| Найменування
| g н, кгс / м 2
| g
| g, кгс / м 2
|
1
| Робочий настил (t = 19 мм)
| 9.5
| 1.2
| 11,4
|
2
| Захисний настил (t = 16 мм)
| 8
| 1.2
| 9,6
|
3
| Килим руберойд на бітумній мастиці
| 10
| 1.2
| 12
|
| Разом:
| 27,5
| 1,2
| 33,6
|
Позначення в таблиці:
g
н - нормативне навантаження власної ваги;
g - коефіцієнт надійності за навантаженням власної ваги;
g -
розрахункове навантаження власної ваги.
Визначимо снігові навантаження. Сніговий район = 4 Þ P
н = 150 кгс / м
2 Для визначення коефіцієнта надійності за снігового навантаження скористаємося наступним правилом:
Якщо g
н / p
н * cosa <= 0.8, то g
A = 1.6
Якщо g
н / p
н * cosa> = 0.8, то g
A = 1.4
У нашому випадку: g
н / р
н = 27,5 / 150 * 0,93 = 0,2 => g = 1.6
Далі визначаємо погонні навантаження g 'і p'.
g '= g * b * cosa * g
A = 33,6 * 1,6 * 0,93 * 1 = 40,93 кгс / м
де b - ширина смуги збору навантаження (b = 1 м);
a - кут нахилу
покрівлі до горизонту (cosa = 0,93).
p '= p
н * g * b * (cosa)
2 = 150 * 1.6 * 1 * 0.93
2 = 206,4 кгс / м
s = M
max / W <= R
виг * m
в де s - напруга;
M -
розрахунковий згинальний момент;
W - момент опору робочого настилу;
R
виг -
розрахунковий опір вигину (R
виг = 130 кгс / см ²);
m
в - температурно-вологісний режим-коефіцієнт, що враховує роботу деревини, що залежить від опалюємо ості
будівлі (тому що
будинок не опалюється m
в = 0.9).
М
max = 0.125 * (g '+ p') * L ² = 0.125 * (40,93 + 206,4) * 1 ² = 3092 кгс * см
W = b * h ² / 6 = 75 * 1.9 ² / 6 = 45,125 cм ³
s = 3092 / 45,125 = 68,52 кгс / см ² <R
виг * m
в = 130 * 0.9 = 117 кгс / см
2 Друге поєднання навантажень: постійна (власної ваги) + монтажна.
Розрахункова схема:
s = M
max / W <= R
виг * m
в М
max = 0.07 * g '* L ² + 0.207 * 2 * Q * L
де Q -
розрахункова монтажна навантаження.
Q = Q
н * g = 100 * 1.2 = 120 кгс
де Q
н - нормативна монтажна навантаження (Q
н = 100 кгс);
g - коефіцієнт надійності за монтажною навантаженні (g = 1.2).
M
max = 0.07 * 2.5
2 * 40,93 + 0.207 * 2 * 120 * 2.5 = 14210 кгс * см
s = 14210 / 45,125 = 314.9 кгс / см ²> R
виг * m
в = 130 * 0.9 = 117 кгс / см
2 Вибираємо таке значення h = 2.5 см
W = 75 * 2.5 ² / 6 = 104.17 см ³
s = 14210 / 78,125 = 181.89 кгс / см ²> R
виг * m
в = 130 * 0.9 = 117 кгс / см
2 Вибираємо таке значення h = 3,2 см
W = 100 * 3,2 ² / 6 = 170,7 см ³
s = 14210 / 170,7 = 83.25 кгс / см ² <R
виг * m
в = 130 * 0.9 = 117 кгс / см
2 Висновок: в результаті перевірки приймаємо h = 3.0 см.
Розрахунок робочого настилу за другою групою граничних станів.
Поєднання навантажень: постійна (власної ваги) + тимчасова (снігова).
Розрахункову схему див. вище.
Перевірка полягає у визначенні прогину f.
f = 5 / 384 * (g '
+ P ') * l
4 / EI <= [f] = L / 150 = 242.6 / 150 = 1.62 cм,
де E - модуль нормальної пружності (E = 1 * 10
5 кг / см
2); I - момент інерції;
[F] - допустимий прогин.
I = bh ³ / 12 = 100 * 3,2 ³ / 12 = 273 см
4 При розрахунку за другою групою граничних станів g = 1.
g''
= G
н * g * b * cosa = 27.5 * 1 * 1 * 0.93 = 25,6 кг / м
p''= р
н * g * b * cos ² a = 150 * 1 * 1 * 0.93
2 = 129,74 кг / м
f = 5 / 384 * (25,6 + 129,74) * 10
-2 * 10
8 / (1 * 10
5 * 273) = 0,74 см> 0,67 cм
Вибираємо таке значення h = 4.0 см
I = 100 * 4 ³ / 12 = 533.33 см
4 f = 5 / 384 * (25,6 + 129,74) * 10
-2 * 10
8 / (1 * 10
5 * 533,33) = 0,37 см <1.62 cм
Висновок: в результаті розрахунку вибираємо h = 4 см.
2.3. Підбір перерізу кроквяних ніг. Норми наказують виконувати розрахунок кроквяних ніг як однопрогонових балку.
Розрахункова схема:
Розрахунковий проліт кроквяної ноги обчислюється за формулою:
L = a / cosa = 2.5 / 0.93 = 2.69 м
де a - довжина панелі ферми (a = 2.5 м)
Розрахунок за першою групою граничних станів.
g '= g * b' * cosa + r * b * h * cosa * g
де g - коефіцієнт надійності за навантаженням (g = 1.1);
r -
щільність деревини (r = 500 кг / м ³);
b, h - характеристики перерізу (b = 12,5 см; h = 15 cм (з сортаменту)).
b '- ширина смуги збору навантаження (b' = 1 м).
g '= 31 * 1 * 0.93 + 500 * 0.125 * 0.15 * 1.1 = 34,6 кгс / м
p '= p
н * g * cosa * b' = 150 * 1.1 * 0.93 * 1 = 142,7 кгс / м
М
max = (g '+ p') * L ² / 4 = (34,6 + 142,7) * 2.69 ² / 4 = 508.52 кгс * м
W
тр = M
max / (R
uзг * m
в) = 50852 / (130 * 0.9) = 434,6 см ³
W = bh ² / 6 = 12,5 * 15
2 / 6 = 468,75 см ³> W
тр = 434,6 см ³
Розрахунок за другою групою граничних станів.
f = 5 / 384 * (g '+ p') * L
4 / EI <= [f] = L / 200 = 269 / 200 = 1.35 см
I = bh
3 / 12 = 12.5 * 15
3 / 12 = 3515,7 см
4 g '= g * b' * cosa * g + r * b * h * cosa * g * b '=
= 27,5 * 1 * 0.83 * 1 + 500 * 0,125 * 0.15 * 0.93 * 1 * 1 = 34,95 кгс / м
p '= pн * (cosa)
2 * g * b' = 150 * 0.8649 * 1 * 1 = 129,74 кгс / м
f = 5 / 384 * (34,74 + 129,74) * 2,69
4 * 10
-2 * 10
8 / (1 * 10
5 * 3515,7) = 0.32 см <[f] = 1.35 см
Висновок: брус перерізом 12,5 х 1.5 см задовольняє вимогам.
2.4. Підбір перерізу прогону. Розрахунок перерізу прогону проводиться за двома групами граничних станів.
Підбір перерізу прогону.
g '= g * cosa * а / cosa + grbh * а / cosa * n / L * cosa + 2 b' h * cosa * rg,
p '= p
н g * (cosa)
2 * a / cosa
де b, h - характеристики перерізу кроквяних ніг (b = 7.5 см, h = 12.5 см);
n - число кроквяних ніг (n = 5);
a - відстань між прогонами по горизонталі (a = 2.17 м);
g = 1.1
2 * b 'xh = 2 * 5 x 20 см - перетин прогону.
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 * 0.93
2 * 2.5 = 558 кгс / м
Перевірка перетину за першою групою граничних станів.
s = M
max / W <= R
виг * m
в М
max = (g '+ p') * l ² / 12 = (117.6 + 558) * 4
2 / 12 = 83361 кгс * см
W = 2 b 'h ² / 6 =
2 * 5 * 20 2 / 6 = 687.8 см
3 W
тр = М
max / m
в * R
u = 83361 / 0.9 * 140 = 687.8 см
3 Перевірка перетину за другою групою граничних станів.
f <[f] = L / 200 = 400 / 400 = 1 см
f = 5 / 384 * (g
'н + p'
н) * L
4 / EI
g
'н = g' / g = 117.6 / 1.1 = 110.87 кгс / м
p
'н = p' / g = 558 / 1.6 = 348.75 кгс / м
I = 2 b 'h
3 / 12 = 2 * 5 * 20
3 / 12 = 6666.7 см
4 f =
5 / 384 * (1.1 + 3.5) * 400
4 / (1 * 10 5 * 6666.7) = 0.46 см <[f] = 1 см
Висновок: брус перерізом 5 х 20 см задовольняє вимогам. Так як крайні прольоти скорочені, то умови міцності і за прогинами виконуються і для них.
2.5. Розрахунок цвяхового вибою.
Задамо діаметр цвяха d
гв = 5.5 мм.
Визначаємо a = 0.21 L - 23 d
гв = 0.21 * 400 - 23 * 0.55 = 71.35 cм
Визначаємо Q = Mоп / a = 86666.7 / 71.35 = 1214.7 кгс
Визначаємо T
гв = Q / 2 = 607.35 кгс
Визначаємо T
1гв = 400 * d
2 гв = 121 кгс
Знаходимо кількість цвяхів n = Tгв / T1гв = 607.35 / 121 = 5.02,
Приймаються n = 6 шт.
3. Розрахунок і конструювання елементів ферм. 3.1. Визначення вузлових навантажень. Всі вертикальні навантаження, що діють на ферму, діляться на постійні і тимчасові. При визначенні зусиль приймається, що всі навантаження включені до вузлів верхнього пояса.
P - вузлова навантаження від дії снігу.
G - вузлова навантаження від дії власної ваги.
G = g
'1 B + g
св * d * B
g
св = (g + p
сн) / (1000 / (L * k
св) - 1) = 459.6/37.66 = 12.2
G = 117.6 * 4 + 12.2 * 2.69 * 4 = 601.6
де d - довжина панелі, яка вимірюється вздовж верхнього пояса ферми;
b, h - характеристики перерізу прогону.
k
св - коефіцієнт, що залежить від типу і конструкції ферми (k
св = 5)
P = p
'1 B = 4 * 558 = 1222 .19 кгс = 2232 кг
де B - довжина панелі.
G + P = 2232 + 601.6 = 2833.6 кг
3.2. Визначення зусиль в стержнях ферми. Розрахунок виконується на одиничних навантаженнях, прикладених до половини ферми.
№ стрижня
| Частина ферми
| Од. навантаження зліва
| Од. навантаження праворуч
| Од. навантаження по всій фермі
| Зусилля при G + P, тс
| Сніг по лев. Пол. + Соб. вагу по всій фермі
|
1
| Верхній пояс
| -4,71
| -2,02
| -6,73
| -18,844
| -14,4
|
2
| -3,37
| -2,02
| -5,39
| -15,092
| -10,648
|
3
| -2,02
| -2,02
| -4,04
| -11,312
| -6,868
|
4
| -2,02
| -2,02
| -4,04
| -11,312
| -6,868
|
5
| -2,02
| -3,37
| -5,39
| -15,092
| -7,678
|
6
| -2,02
| -4,71
| -6,73
| -18,844
| -8,482
|
7
| Нижній пояс
| 4,37
| 1,87
| 6,24
| 17,472
| 13,358
|
8
| 4,37
| 1,87
| 6,24
| 17,472
| 13,358
|
9
| 3,12
| 1,87
| 4,99
| 13,972
| 9,858
|
10
| 1,87
| 3,12
| 4,99
| 13,972
| 7,108
|
11
| 1,87
| 4,37
| 6,24
| 17,472
| 7,858
|
12
| 1,87
| 4,37
| 6,24
| 17,472
| 7,858
|
14
| Розкоси
| -1,35
| 0
| -1,35
| -3,78
| -3,78
|
16
| -1,6
| 0
| -1,6
| -4,48
| -4,48
|
18
| 0
| -1,6
| -1,6
| -4,48
| -0,96
|
20
| 0
| -1,35
| -1,35
| -3,78
| -0,81
|
13
| Стійки
| 0
| 0
| 0
| 0
| 0
|
15
| 1
| 0
| 1
| 2,8
| 2,8
|
17
| 0,5
| 0,5
| 1
| 2,8
| 1,7
|
19
| 0
| 1
| 1
| 2,8
| 0,6
|
21
| 0
| 0
| 0
| 0
| 0
|
3.3. Підбір перерізів елементів ферм. 1) Верхній пояс.
Вибираємо стрижень з найбільшим стискаючим зусиллям. У даному випадку це стрижні 1, 6, N = 7.79 тс.
Перевірка за умовою міцності.
s = N / A
нт <= R
з * m
в R
з = 130 кгс / см
2 ; M
в = 1; b = 12.5 см
h
тр = N / (R
з * m
в * b) = 18800 / (130 * 1 * 12.5) = 11,6 см
Округлюємо в більший бік до найближчого сортаментний значення h = 12,5 см
Перевірка за умовою стійкості.
s = N / (j * A
бр) <= R
з * m
в j - коефіцієнт поздовжнього вигину
j = 1 - 0.8 (l / 100)
2, при l <75
j = 3100 / l
2, при l> = 75
l - гнучкість стержня
l = max (l
x; l
y) l
x - гнучкість у площині ферми.
l
x = L
px / i
x L
px - відстань між вузлами верхнього поясу (L
px = 2.325 м).
i
x - радіус інерції.
i
x = 0.289 h = 0.289 * 12,5 = 3,6 см
l
x = 235.5 / 3.6 = 64.58
l
y - гнучкість з площини ферми.
l
y = L
py / i
y L
py - відстань між двома суміжними прогонами (L
py = 2.426 м).
L
py = L
px, так як прогони встановлені у вузлах верхнього пояса.
i
y - радіус інерції.
i
y = 0.289 b = 0.289 * 12.5 = 3.613 см
l
y = 232.5 / 3.6 = 64.58
l = 64.58 <75
j = 3100 / 64.58
2 = 0.74
N / (j * b * h) = 18800 / (0.74 * 12.5 * 12.5) = 166.9 кгс / см
2> R
с * m
в = 130 кгс / см
2 Приймаємо значення h = 15 см
i
x = 0.289 h = 0.289 * 15 = 4.35 см
l
x = 232.5 / 4.35 = 53.45
l = 53.45 <75
j = 1 - 0.8 (53.45 / 100)
2 = 0.82
N / (j * b * h) = 18800 / (0.82 * 12.5 * 15) = 122.3 кгс / см
2 <R
с * m
в = 130 кгс / см
2 Вибираємо брус перерізом b = 12.5 см; h = 15 см
2) Нижній пояс.
Вибираємо стрижень з найбільшим розтягуючим зусиллям. У даному випадку це стрижні 7, 8, N = 17.5 тс.
s = N / A
нт <= R
p * m
в R
p = 100 кгс / см
2; m
в = 1
A
нт треб = N / (R
p * m
в) = 17500 / (100 * 1) = 175 см
2 А
п = 1.25 * A
нт = 1.25 * 175 = 218.75 см ²
З конструктивних міркувань вибираємо брус перерізом b = 12.5 см; h = 17.5 см
3) Розкоси
Вибираємо розкоси 14 і 16 із зусиллями N
1 = 3.75 тс та N
2 = 4.48 тс.
R
з = 130 кгс / см
2; m
в = 1; b
1 = b
2 = 12.5 см
L
1 = 2.69 м, L
2 = 3.2 м (з креслення).
A
тр = N / (R
з * m
в) Розраховуємо Розкіс 14:
A
ТР1 = 3750 / (130 * 1) = 28.8 см
2 h
ТР1 = A
ТР1 / b
1 = 28.8 / 12.5 = 2.3 см
Округлюємо до найближчого сортаментний: h
1 = 2.5 см
Перевіряємо вибраного перетин:
s = N / (A * j) <= R
з * m
в i
x1 = 0.289 h
1 = 0.289 * 2.5 = 0.72 cм
l
x1 = L
1 / i
x1 = 269 / 0.72 = 373.61
i
y1 = 0.289 b
1 = 0.289 * 12.5 = 3.613 cм
l
y 1 = L
1 / i
y 1 = 269 / 3.613 = 74.5
l
1 = 373.61
Так як максимальна гнучкість розкосів не повинна перевищувати l = 150, приймаємо значення h
1 = 10 см.
i
x1 = 0.289 * 10 = 2.89 cм
l
x1 = 269 / 2. 89 = 93.2
l
1 = 93.1> 75
j
1 = 3100 / l
1 2 = 3100 / 93.1
2 = 0.35
N
1 / (b
1 * h
1 * j
1) = 3750 / (12.5 * 10 * 0.35) = 85.7 кгс / см
2 <R
с * m
в = 130 кгс / см
2 Вибираємо брус перерізом b = 12.5 см; h = 10 см
Розраховуємо Розкіс 16:
A
ТР2 = 4480 / (130 * 1) = 34.4 см
2 h
ТР2 = A
ТР2 / b
2 = 34.4 / 12.5 = 2,76 см
Округлюємо до найближчого сортаментний: h
2 = 7.5 см
Перевіряємо вибраного перетин:
i
x 2 = 0.289 * 7.5 = 2.17 cм
l
x 2 = 320 / 2.17 = 151.4
i
y 2 = 0.289 * 12.5 = 3.613 cм
l
y2 = 320 / 3.613 = 88.57
l
2 = 151.4
Так як максимальна гнучкість розкосів не повинна перевищувати l = 150, приймаємо значення h
2 = 10 см.
i
x2 = 0.289 * 10 = 2.89 cм
l
x2 = 320 / 2.89 = 110.7
l
2 = 100.7> 75
j
1 = 3100 / l
1 2 = 3100 / 110.7
2 = 0.25
N
2 / (b
2 * h
2 * j
2) = 2480 / (12.5 * 10 * 0.25) = 79.36 кгс / см
2 <R
с * m
в = 130 кгс / см
2 Вибираємо брус перерізом b = 12.5 см; h = 10 см
4) Стойки.
Вибираємо стійку 15 з найбільшим зусиллям N
= 2.8 тс.
s = N / A
тр <= R
р ст * g
з R
р ст = 2300 кг / м ²; g
з = 1
A
тр = N / (R
р ст * g
с) = 2800 / (2300 * 1) = 1.22 см ²
A
повн = A
тр / 0.75 = 1.22 / 0.75 = 1.63 см
2 A
повн = p * d
2 / 4 => d
повн = 1.3 см
Вибираємо стрижень d = 14 мм
4. Розрахунок і конструювання вузлів ферм. 4.1 Проміжні вузли ферми. Вузол на колодці Перевірка по площі опертя:
N
р * cosa / B * h
вр <R
c м а R
c м а = R
c м / (1 + (R
c м / R
c м 90 * sin
3 a - 1)) = 140 / (1 + (140/24 - 1) * 0,7) = 140 / 4,4 = 31,8
N
р * cosa / B * h
вр = 4480 * 0,93 / 12,5 * 3,13 = 106,5
Перевірка не забезпечується => робимо перевірку на сколювання
| (N
лев-N пр.) | / B * l
скель = R
c к.ср. * m
в | N
лев-N пр. | = 4,37 - 1,87 = 2.5
l
скель = 10h
вруб = 31.3 см
R
ск.ср. = R
ск / (1 + (l
скель / e))
Де: e - ексцентриситет сил сколювання
е = l
Н.Т. / 2 = 17,5 / 2 = 8,75 см
= 0,25
R
ск.ср. = 24 / (1 +0,25 * 31.3/8.75) = 12,7 кг / см
2 | (N
лев-N пр.) | / B * l
скель = 2500/12, 5 * 31,3 = 6,4 кг / см
2 <12,7 кг / см
2 4.2 Центральний вузол нижнього пояса N / B * h
вр <R
ск * m
в N = P / 4 * l
ф * h
ф = 1500 / 4 * 1500 * 300 = 1 / 1200 = 0,0008 кг
N / B * h
вр <R
ск * m
в = 0,0008 / 3,13 * 12,5 = 0,00002 <12,7 кг / см
2 R
ск = 12,7 кг / см
2 Виконуємо конструктивно
Перевірка за сколюванню
| (N
лев-N пр.) | / B * l
скель <R
c к.ср. * m
в Розкіс 16
1600/12, 5 * 31,3 = 4,1 <10,7 кг / см
2 l
скель <10h
вр = 10 * 3,13 = 31,3 см
А
скель <10h
вр * B = 12,5 * 31,3 = 387,5 см
2 N / А
скель <R
ск.ср. = 1600/387, 5 = 4,12 кг / см
2 <10,71 кг / см
2 Розкіс 18
1600/12, 5 * 31,3 = 4,1 <10,7 кг / см
2 l
скель <10h
вр = 10 * 3,13 = 31,3 см
А
скель <10h
вр * B = 12,5 * 31,3 = 387,5 см
2 N / А
скель <R
ск.ср. = 1600/387, 5 = 4,12 кг / см
2 <10,71 кг / см
Перевірка колодки у площині обпирання розкосу в колодку
N / B * h
рас <R
см * m
в R
c м а = R
c м / (1 + (R
c м / R
c м 90 - 1) * sin
3 a) = 140 / (1 + (140/24 - 1) * 0,7) = 140 / 4,4 = 31, 8
N / B * h
рас = 1600/10 * 12,5 = 12,8 <31,8
Стик нижнього пояса з використанням вставки для ферми 15 м.
Нагельних полі
1. d - діаметр нагеля
d
наг = h / 9,5 = 1,4 см = 14 мм.
2. N - зусилля, що виникає в нагельних полі
N = * d
2 = 250 * 1,96 = 490 кг
3. а - ширина накладки
a = 6 * d
наг = 6 * 1,4 = 8,4 см
4. n - кількість нагелів
n = N / 2 * N
наг = 17500 / 2 * 490 = 17,86 = 18
Центральна стійка
n = 500 / 2 * 490 = 0,52 = 2
Подгаечний брус
Mmax = 250 * (12,5 + 8,4) / 4 = 8337,5 кгс
Возмем брус розміром: b = 7,5 см, h = 7,5 см
W = 7,5 * 7,5
2 / 6 = 70,31 см
3 Mmax / W <R
і * m
в = 140 кг / см
2 Mmax / W = 8337.5/166.67 = 118,56 кг / см
2 4. 3. Опорний вузол.
Вибираємо опорний вузол на натяжних хомутах.
Опорний вузол утворений колоною, верхнім поясом і нижнім поясом. Зусилля в опорному вузлі передаються в наступному порядку: стискуюче зусилля верхнього пояса передається на вкладиш; на вкладиші вертикальна складова цього зусилля передається через подбалку і підфермової брус на колону; горизонтальна складова зусилля передається на швелер, потім на ліві куточки і через 4 тяжа на праві куточки , з куточків на накладки, а потім через нагельних полі зусилля передається на нижній пояс.
1) Розрахунок тяжів.
s = N
н п / 4 A
т тр <= R
р ст * g
c R
р ст = 2100 тс / см
2; 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 см ²
А
бр = А
т тр / 0.7 = 1.6 / 0.7 = 2.3 см
2 => d = 2.5 см ²
Округлюємо до найближчого сортаментний значення d
т = 2.5 см
2) Розрахунок болтів (нагелів), що прикріплюють накладки до нижнього поясу.
Діаметр болта (нагеля) приймаємо з конструктивних міркувань
D
б = h
н п / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.3 см Þ d = 1.84 см
Кількість болтів (нагелів)
Т
б = 250 * d
2 = 250 * 1.5
2 = 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) Розрахунок опорного вкладиша.
s = N
в п / A
в п <= R
a см * m
в R
a см = R
см / [1 + (R
см / R
90 см - 1)] * (sina)
3 R
см = 130 кгс / см
2; R
90 см = 30 кгс / см
2; m
в = 1; N
в п = 10.65 тс
R
a см = 130 / [1 + (130 / 30 - 1) * 0,7] = 100.14 кгс / см
2 s = 10650 / 12.5 * 15 = 56.89 кгс / см
2 <= 100.14 * 1 = 100.14 кгс / см
2 Опорний вкладиш задовольняє необхідним умовам.
4) Розрахунок накладок.
s
см = N
н п / (2 A
нк) <= R
см * m
в R
см = 130 кгс / см
2 A
нк> = N
н п / (2 R
см * m
в) = 13340 / (2 * 130) = 51.3 см
2 Висоту накладок приймаємо з конструктивних міркувань рівній висоті нижнього 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) Розрахунок швелера