Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Каркас одноэтажного деревянного здания

Санкт-Петербургский Государственный Технический Университет

Инженерно – строительный факультет

Пояснительная записка к курсовому проекту

«Каркас одноэтажного деревянного здания»

Выполнил: Лыу Ба Тхиен.

группы 2012/3

Проверил: Семенов К.В

2013 г.

Содержание.

1. Конструктивная схема здания.	3
1.1. Деревянные фермы.	3
1.2. Выбор шага рам.	4
1.3. Связи.	4
2. Конструирование и расчет покрытия здания.	7
2.1. Конструкция покрытия.	7
2.2. Подбор сечения рабочего настила.	7
2.3. Подбор сечения стропильных ног.	10
2.4. Подбор сечения прогонов	11
2.5. Расчет гвоздевого забоя.	13
3. Расчет и конструирование элементов ферм.	13
3.1. Определение узловых нагрузок.	13
3.2. Определение усилий в стержнях ферм.	13
3.3. Подбор сечений элементов ферм.	14
4. Расчет и конструирование узлов ферм.	18
4.1 Промежуточный узел.	18
4.2 Центральный узел.	19
4.3 Опорный узел.	20
4.4 Стык нижнего пояса.	23
Список используемой литературы.	25

Конструктивная схема здания.

Проектируется одноэтажное здание с несущим деревянным каркасом. Основу каркаса составляют последовательно расположенные рамы, образованные двумя колоннами и ригелем. В качестве ригеля используется треугольная деревянная ферма. Колонны жестко закреплены в фундаменте в плоскости рамы и шарнирно в плоскости стены.

Пространственная жесткость здания обеспечивается связями, объединяющими отдельные рамы.

1.1. 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:

hф =1/4Lф при Lф<=14 м – 6-ти панельная ферма

hф=1/5Lф при Lф>=14 м - 8-ми панельная ферма

В данном проекте пролет фермы Lф= 15,0 метров,

поэтому высота фермы hф=1/5*15,0= 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(lп). В этом проекте рассмотрена равно панельная ферма.

1.2. 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 2-му снеговому району, принимаем число шагов 13, а шаг рам а= 4,36м

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

1.3. 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 0.7 до 1.5 м в зависимости от величины снеговой нагрузки. В этом курсовом проекте шаг стропильных ног принят C равным 1 м.

C = a/n = 4,36/5 =1 м

n : число шагов, n = 5

2. Конструирование и расчет покрытия здания.

2.1. Конструкция покрытия.

Теплая кровля

Разрез тёплой кровли (сверху):

трёхслойный рубероидный ковёр для гидроизоляции;
утеплитель (удерживает тепло, например, пенопласт с , толщиной 5-8 см);
пароизоляция (гидроизолирующий материал);
рабочий настил (доски 25-40 мм) – основной несущий элемент;
стропила;
прогон;
верхний пояс фермы.

2.2. Подбор сечения рабочего настила.

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

2.2.1 Первое сочетание нагрузок настиля:

постоянная (собственного веса) + временная (снеговая).

Расчетная схема:

Таблица 1. Нагрузки собственного веса.

№	Элемент настила
1	Трёхслойный рубероидный ковёр	10	1,3	13
2	Утеплитель, ,	5	1,3	6,5
3	Пароизоляция	3	1,3	3,9
4	Защитный настил	8	1,1	8,8
5	Рабочий настил, ,	12,5	1,1	13,8
		нормативная		расчётная
	Сумма:	38,5		46

Обозначения в таблице:

gn – нормативная нагрузка собственного веса;

g - коэффициент надежности по нагрузке собственного веса;

g - расчетная нагрузка собственного веса.

Определим снеговые нагрузки. Снеговой район = 2 Þ Sg = 120 кг/м2

Далее определяем погонные нагрузки q и p.

q = g * B = 46 кг/м

qn = gn * B = 38,5 кг/м

где B – ширина полосы сбора нагрузки (B = 1 м);

a - угол наклона кровли к горизонту (cosa = 0,93).

P*n = S0* cosa =0.7*120 * 0.93 =78,12 кг/м

P* = P*n *g = 78,12 * 1.4 = 109,368 кг/м

P*n: нормативная нагрузка от веса снега с учета уклонной кровли на 1м2

P*: Расчетная нагрузка от веса снега с учета уклонной кровли на 1м2

p = P* * B= 109,368*1=109,368 кг/м

pn= P*n* В= 78,12 кг/м

1. Расчет по прочности

s= Mmax / W <= Rизг * mв

где s - напряжение;

M - расчетный изгибающий момент;

W - момент сопротивления рабочего настила;

Rизг - расчетное сопротивление изгибу (Rизг = 130 кг/см²);

mв - температурно-влажностный режим-коэффициент, учитывающий работу древесины, зависящий от отапливаем ости здания (так как здание не отапливается mв = 0.9).

Мmax = 1/8 * (q+ p) * L²* cosa = 0.125 * (46 + 109,368) * 1² *0.93 = 19,421 кгс*м

= 19421 кг*см

W = B* t² / 6 = 100 * 2.5² / 6 = 104.167 cм³

s = 18,644 кгс/см² < Rизг * mв = 130 * 1 = 130 кг/см2

Напряжение настиля обеспечено

2.Расчет по жескости

f=2.13 / 384 * (qn + pn ) *L4 / EI <= [ f ]

где E – модуль нормальной упругости (E = 1 * 105 кг/см2);

I – момент инерции;

[ f ] – допустимый прогиб.

I = Bt³ / 12 = 100 * 2.5³ / 12 = 130.21 см4

[ f ] = L / 150 = 100 / 150 = 0,67 cм

f = 2.13 / 384 * (0.385 + 0,7812 ) * 1004 / 105 *130.21 =0.05 см< 0.67 см

Вывод: принимаем t =2.5 cм

2.2.2 Второе сочетание нагрузок настиля:

постоянная (собственного веса) + монтажная.

Расчетная схема:

Расчет по прочности

s= Mmax / W <= Rизг * mв

Мmax = 0.07 * q * L² + 0.207 * 2 * Рч * L

где Рч – расчетная нагрузка от веса человека.

Рч = Рчн * g = 100 * 1.2 = 120 кг

где Рчн – нормативная нагрузка от веса человека (Рчн = 100 кг);

g - коэффициент надежности (g = 1.2).

Mmax = 0.07 * 12 * 46 + 0.207 * 2 * 120 * 1 = 5290 кг*см

s = 5290 / 104.167 = 50,784 кг/см² < Rизг * mн * mв = 130 * 1.2*1 = 156 кг/см2

Условие прочности выполнено

Вывод : принимаем толщину доски t =2.5 cм

2.3. Подбор сечения стропильных ног.

Нормы предписывают выполнять расчет стропильных ног как однопролетную балку.

Расчетная схема:

Расчетный пролет стропильной ноги вычисляется по формуле:

L = d / cosa = 2.5 / 0.93 = 2.688 м

где d – длина панели фермы (d = 2.5 м)

pn: нормативная погонная нагрузка от веса снега.

p: расчетная погонная нагрузка от веса снега.

qn: нормативная погонная нагрузка от собственного веса.

q : расчетная погонная нагрузка от собственного веса.

g - коэффициент надежности по нагрузке (g = 1.1).

Определение сборной нагрузки:

q = g * c * cosa + 5 * g = 46 * 1 * 0.93 + 5 * 1.1 = 48,28 кг/м

qn = gn * c * cosa + 5 * g = 38,5 * 1 * 0.93 + 5 * 1.1 = 41,305 кг/м

p =p* * c * cosa = 109,368 * 1 * 0.93 = 101,71 кг/м

pn = p*n * c * cosa = 78,12 * 1* 0.93 =72,65 кг/м

Расчет

По прочности: Стропилла работает на поперечный изгиб.

s= Mmax / W <= Rизг * mв= 130* 1 = 130 кг/см2

Мmax = 1/8 * (q+p) * L² = 1/8 * ( 48,28 + 101,71 ) * 2.6882 = 135,466 кг*м

Из сортамента выбераем b=7,5 cм; h=10 cм

W = 1/6 * b * h2 = 1/6* 7,5 * 102 = 125 см3

s = 108,373 < 130 кг/см2

Условие прочности выполнено.

По жескости :

f = 5/384 * (qn + pn) * L4 / (E*I) <= fadm

I = bh3 / 12 = 976.6 см4

f = 5 / 384 * (41,305 + 72,65) * 10-2* 2,6884 *108 / (1 * 105 * 625) = 1,24 см

fadm = 1/200 * L = 268,8/200 = 1,344 см

f < fadm брус сечением удовлетворяет требованиям

Вывод: брус сечением 7,5 х 10 см удовлетворяет требованиям.

2.4. Подбор сечения прогона.

Расчет сечения прогона производится по двум группам предельных состояний.

1.Определение нагрузок:

q = g * d + 22.5 * g = 46 * 2,5 + 22,5* 1,1 = 139,75 кг/м

qn = gn *d + 22.5 = 38,5 * 2,5 + 22,5 = 118,75 кг/м

p = p* * d = 109,368 * 2,5 = 273,42 кг/м

pn = p*n * d = 78,12 * 2,5 = 195,3 кг/м

2.Расчет : прогон работает на поперечный изгиб.

По прочности:

s = Mmax / W <= Rизг * mв = 130 кг/cм2

Мmax = (q + p) * L² / 12 = 654,52 кг*м

Выбераем из сортамент размеры : b = 6 см , h = 20 см

W = 2 b h² / 6 = 2 * 6 * 202 / 6 = 800 см3

s = 83,18 кг/cм2 < 130 кг/cм2

Условие прочности выполнено

По жескости:

f < [ f ] = L / 200 = 436 / 200 = 2,18 см

f = 5 / 384 * (qn + pn) * L4 / EI

I = 2 b* h3 / 12 = 2 * 6 * 203 / 12 = 8000 см4

f = 1,85 см < [ f ] = 2,18 см

Вывод: брус сечением 6 х 20 см удовлетворяет требованиям. Так как крайние пролеты сокращены, то условия прочности и по прогибам выполняются и для них.

2.5. Расчет гвоздевого забоя.

Зададим диаметр гвоздя dгв = 4 мм.

Определяем aг = 0.2 L – 23 dгв = 0.2 * 436 – 23 * 0.4 = 82,36 cм= 0,8236 м

Определяем Tгв = 64 кг

Находим количество гвоздей n = Моп/(2*aг* Tгв)= 645,52/(2*0,8236*64)= 6,21

Принимаем n = 7 шт.

3. Расчет и конструирование элементов ферм.

3.1. Определение узловых нагрузок.

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 + gф) *a*d/ cosa

где d – длина панели

gпокр: нагрузка от собственного веса всего элементов покрытий на 1м2

gпокр = g + gоб + gпр (кг/м2)

Где g: нагрузка от собственного веса настиля.( g = 46 кг/м2)

gоб: расчетная нагрузка от собственного веса стропилл.

gоб = Aоб * ₰ * 1/c * gf (кг/м2)

Aоб : площадь поперечного сечения стропилли. Aоб =(7,5 х 10) = 75cм2

₰ = 500 кг/м3

с : шаг стропилл.

gоб = 75 * 10-4 * 500 *1 * 1,1 = 3,784 кг/м2

gпр: расчетная нагрузка от собственного веса прогона.

gпр= Aпр * ₰ * cosa /d * gf

Aпр : площадь поперечного сечения прогона. (Aпр=2 *6 х 20 = 240 cм2)

gпр= 240*10-4 * 500 *0.93/2,5 * 1.1 = 2,455 кг/м2

gпокр = 52,239 (кг/м2)

gф: расчетная нагрузка от веса фермы.

gф = (gпокр + p* )/ (1000/l* kcb – 1) = ( 52,239 + 109,368)/ (1000/15*5 – 1) = 13,1 (кг/м2)

Узловая нагрузка от действия собственного веса:

G = (gпокр + gф) *a*d/ cosa = ( 52,239 +13,1) * 4,36 * 2,5 / 0.93 = 765,8 (кг/м2)

P = p* * a * d/ cosa = 109,368 * 4,36 * 2,5 / 0.93 = 1281,84 (кг/м2)

3.2. Определение усилий в стержнях фермы.

Расчет выполняется на единичных нагрузках, приложенных к половине фермы.

№ стержня	Усилия от 1	N(кг)
H1	6.25	12797,75
H2	6.25	12797,75
H3	5	10238,2
B1	-6,72	-13760,141
B2	-5,38	-11016,3
B3	-4,03	-8251,99
P1	-1,34	-2743,838
P2	-1,6	-3276,224
C1	0	0
C2	0,5	1023,82
C3	2	4095,28

3.3. Подбор сечений элементов ферм.

Нижний пояс.

Выбираем стержень с наибольшим растягивающим усилием. В данном случае это стержни Н1,Н2, N = 18262.5кг

sр = N / Aнт <= Rp *т0* mв

sр : Максимальное растягивающее напряжение на НП.

Aнт: площадь поперечного сечения с учетом возможности ослабления сечений НП.

m0 – коэффициент условий работы, учитывающий ослабление поперечного сечения

Rp = 100 кгс/см2; mв= 1, т0 = 0.8

Aнт = N / (Rp *т0* mв) = 12797,75/ (100 * 1 * 0.8) = 159,972 см2

Абр – полная площадь поперечного сечения

Абр= Aнт / 0.75 = 213,296 см²

Из сортамента выбераем размеры b = 12,5 см, h = 17,5 см

Верхний пояс.

Выбираем стержень с наибольшим сжимающим усилием. В данном случае это стержни В1, N = -19635.8 кг

Проверка по условию прочности.

sр = N / Aнт <= Rс * mв

sр : Максимальное растягивающее напряжение на ВП.

Aнт: площадь поперечного сечения с учетом возможности ослабления ВП.

Rс = 140 кг/см2 ; mв = 1

Aнт >= N/( Rс * mв) = 13760,141/ (140*0.9) = 98,287 см2

Aбр = Aнт / 0.75 = 131,05 см2

Из сортамента принимаем размеры бруса b = 12,5 см, h =15 см

Проверка по условию устойчивости.

s = N / (j * Aбр) <= Rс * mв

j - коэффициент продольного изгиба

j = 1 - 0.8 (l / 100)2, при l < 70

j = 3000 / l2, при l >= 70

l - гибкость стержня

l = max(lx; ly)

lx – гибкость в плоскости фермы.

lx = Lpx / ix

Lpx – расстояние между узлами верхнего пояса (Lpx = 2,688 м).

ix – радиус инерции.

ix = 0.289 h = 0.289 * 15 = 4,335 см

lx = 310 / 4,335 = 62,01 < 70

jx = 1 - 0.8 (62,01 / 100)2= 0,692

ly – гибкость из плоскости фермы.

ly=Lpy / iy

Lpy – расстояние между двумя смежными прогонами (Lpy = 2,688 м).

Lpy = Lpx, так как прогоны установлены в узлах верхнего пояса.

iy – радиус инерции.

iy = 0.289 b = 0.289 * 12,5 = 3,6125 см

ly = 310 / 3,6125 = 74,41

l = 74,41 > 70

j = 3000 / 74,412 = 0,542

И так j = 0,692

s = N / (j * b * h) = 13760,141/ (0,692* 12,5 * 15) = 106,05 кгс/см2 < Rс * mв = 140 кгс/см2

Условие устойчивости выполнено

Выбираем брус сечением b = 12,5 см; h = 15 см

Раскосы

Рассчитываем раскос Р1 и Р2 с усилиями N1 = 2743,838 и N2 = 3276,224 кг

Rс = 130 кгс/см2; mв=1; bВП = bНП = 12,5 см

L1 = 3,2 м, L2 = 2,693 м (из чертежа).

Aтр = N / (Rс * mв)

Рассчитываем раскос Р1:

Aтр1 = 2743,838/ (130 * 1) = 21,1 см2

hтр1 = Aтр1 / b1 = 21,1/ 12,5 = 1,688 см

Округляем до ближайшего сортаментного : h1 = 1,9 см

Проверяем выбранное сечение:

s = N / (A * j) <= Rс * mв

ix1 = 0.289 h1 = 0,549 cм

lx1 = L1 / ix1 = 582,88

iy1 = 0.289 b1 = 3,6125 cм

ly1 = L1 / iy1 = 88,58

l1 = 582,88

Так как максимальная гибкость раскосов не должна превышать l = 150, принимаем значение h1 = 10 см.

ix1 = 0,289 * 10 = 2,89 cм

lx1 =320 / 2,89 = 110,726

l1 = 110,726 > 70

j1 = 3000 / l12 = 3000 / 110,7262 = 0,245

s = N1 / (b1 * h1 * j1) = 2743,838 / (15 * 10 * 0.245) = 89,6 кгс/см2 < Rс * mв = 130кгс/см2

Выбираем брус сечением b = 12,5 см; h = 10 см

Рассчитываем раскос Р2:

Aтр2 = 3276,224 / (130 * 1) = 25,2см2

hтр2 = Aтр2 / b2 = 25,2 / 12,5 = 2,016 см

Округляем до ближайшего сортаментного : h2 = 2,2 см

Проверяем выбранное сечение:

ix2 = 0.289 * 2,2 = 0,6358 cм

lx2 =269,3/ 0,6385 = 483,56 > 70

iy2 = 0.289 * 12,5 = 3,6125 cм

ly2 = 269,3/ 3,6125= 74,55 > 70

lx2 = 483,56 > 120 ( допускаемое значение )

Выбираем h = 10 см

ix2 = 0.289 * 10 = 2,89 cм

lx2 = 269,3/ 2,89 = 93,18 > 70

j2 = 3000 / 93,18 2 = 0,345

И так принимаем j2 = 0,345

s = N1 / (b1 * h1 * j1) = 3276,224/ (12,5 * 10 * 0,345) = 75,86 кгс/см2 < Rс * mв = 130кгс/см2

Условие устойчивости выполнено.

Выбираем брус сечением b=12,5 см; h=10 см

Стойки.

Стойки работают на центральное растяжение.

Стойка С1 с усилием N = 0, принимаем стержень d=16 мм;

Стойка С2 с усилием N = 1023,82 кг

s = N / Aнт <= Rу

Rу = 2300 кг/м²

A нт= N / (Rр ст ) =1023,82/ (2300)= 0,445 см²

Выбираем стержень d=16 мм A нт=1,408 см²

Стойку С3 с наибольшим усилием N = 4095,28 кг.

s = N / Aнт <= Rу

Rу = 2300 кг/м²

Aнт = N / (Rр ст ) = 4095,28 / (2300 ) = 1,781 см²

Выбираем стержень d=20 мм Aнт = 2,182 см²

4. Расчет и конструирование узлов ферм.

4.1 Промежуточные узлы фермы. Узел на колодке

Узел примыкания раскоса Р1 к верхнему поясу фермы

а) Проверка смятия по площади опирания:

Ϭсм=Nр * cosa /bВП*hвр < Rcм а* тв

Зададимся глубиной врубки hвр = ¼ hвп ; Nр= 2743,838 кг

Ϭсм=Nр * cosa /bВП*hвр= 2743,838 * сos44* 4/ 12,5 * 15 = 41.11 кг/см2

Rсмα = Rсм / (1 + ( Rсм / Rсм90 - 1) * sin3α)

Rсмα = 140 / (1+ (140 / 30 - 1) sin344) = 62,81 кг/см2

Rсмα* тв= 62,81 * 1 = 62,81 кг/см2

Проверка обеспечивается

б) расчет смятия под шайбой.

Nст1 = 0

Ϭсм=Nст1 / Aш< Rсм90; выбираем размеры шайбы 60х60х6

Узел примыкания раскоса Р2 к верхнему поясу фермы

а) Проверка смятия по площади опирания:

Ϭсм=Nр * cosa /bВП*hвр < Rcм а* тв

Ϭсм=Nр * cosa /bВП*hвр= 3276,224* сos60* 4/ 12,5 * 15 = 34,95 кг/см2

Rсмα = Rсм / (1 + ( Rсм / Rсм90 - 1) * sin3α)

Rсмα = 140 / (1+ (140 / 30 - 1) sin360) = 41,4кг/см2

Rсмα* тв= 41,4* 1 = 41,4 кг/см2

Ϭсм < Rсмα* тв

Условие прочности выполненио.

б) расчет смятия под шайбой.

Nст2= 1023,82 кг

Ϭсм=Nст2 / Aш< Rсм90 ; Aш=Nст2/ Rсм90 = 1023,82/40 = 25,6 см

выбираем размеры шайбы 60 х 60 х 6

Узел примыкания раскоса Р1 к нижнему поясу фермы

а) Проверка смятия по площади опирания:

Ϭсм=Nр1 * cosa /bВП*hвр < Rcм а* тв

Зададимся глубиной врубки hвр = ¼ hнп; Nр1= 2743,838 кг

Ϭсм=Nр * cosa /bВП*hвр= 2743,838 * сos22* 4/ 12,5 * 17,5 = 46,52 кг/см2

Rсмα = Rсм / (1 + ( Rсм / Rсм90 - 1) * sin3α)

Rсмα = 140 / (1+ (140 / 30 - 1) sin322) = 117,38 кг/см2

смα* тв= 117,38* 1 = 117,38 кг/см2

Проверка обеспечивается

б) расчет смятия под шайбой.

Nст = 0

Ϭсм=Nст / Aш< Rсм90; выбираем размеры шайбы 60 х 60 х 6

4.2. Опорный узел.

Выбираем опорный узел на натяжных хомутах.

Раскос Р1.
Опорный вкладыш.
Швеллер.
Уголки.
Тяжи.
Подбалка.
Накладки.
Нагели.
Стяжные болты.
Низний пояс.
Подферменный брус.

1.Проверка по прочности опорного вкладка на смятие.

Ϭсм = NВП(В1)/ bВП*hВП <= Rсмα* тв

Ϭсм = 13760,141/ 12,5*15 = 73,39 кг

Rсмα = Rсм / (1 + ( Rсм / Rсм90 - 1) * sin3α)

Rсмα = 140 / (1+ (140 / 30 - 1) sin322) = 117,38 кг/см2

Rсмα* тв= 117,38*1= 117,38

Ϭсм < Rсмα* т

Условие прочности выполнено

2.Расчет тяжей.

s=Nнп / 4 Aнт <= Rу

Rу = 2100 кг/см2; Nнп = 12797,75 кг

Aнт= Nн.п / 4 Ry = 12797,75 / (2100 * 4) = 1,52 см²

Из сортамента принимаем диаметр тяжей d = 1,8 см - Aнт= 1,708 см²

3.Расчет накладок.

Накладна работает на смятие по торцам вдоль волок:

sсм = Nн1 / (2a* hнп) <= Rсм * mв

Rсм * mв = 140 * 1 = 140 кгс/см2

a >= 5,9 dн ; dн <= hнп / 9,5 = 17,5 / 9,5 = 1,842 см

из сортамента принимаем dн= 16 мм; a >= 5,9 dн = 5,9 * 16 = 94,4 мм,

принимаем а = 100 мм

sсм = Nн1 / (2a* hнп) = 12797,75 / (2 * 10 * 17,5)= 36,5 кгс/см2

Условие прочности выполнено.

4.Расчет швеллера.

Mmax = Nт (a + bВп / 2)

где a – толщина накладки;

b – толщина нижнего пояса фермы.

Nт = Nн1 / 4 = 12797,75 / 4 = 3199,44 кг

Mmax = 3199,44 * (10 + 12,5/2) = 51990,86 кг*см

s = Мmax / Wу <= Rу

Wу >= Мmax / (Rр ст ) = 51990,86 / (2100 ) >= 24,758 см3

hшв = hнп +2d + 2 + 2*1.8 = 15 + 2*1,8 + 2 + 3.6 = 24,2 см

Из конструктивных соображений выбираем швеллер №30 с Wy = 43,6 см3

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

Диаметр болта (нагеля) принимаем из конструктивных соображений

Диаметр нагеля dн= 16 мм.

Количество болтов (нагелей)

nн >= Nн п / (nср * Тн)

Nнп = Nн1 = 12797,75 кг ; nср = 2 .

Тс = 50 * с * dн = 50 * 12,5 * 1,6 = 1000 кг .( с = bнп= 125мм)

Та = 80 * а * dн = 80 * 10 * 1,6 = 1280 кг. ( а = 100 мм)

Ти = 180 *(dн )2 + 2*а2 = 180 * 1,62 + 2*102 = 660,8 кг (более 250 *(dн )2 = 640 кг)

Выбираем Тн = min (Тс ,Та, Ти) = 640 кг

nн >= 12797,75/ (2 * 640) = 9,998

принимаем количество нагелей : 10 шт.

6.Подбор уголков.

Уголки работают на изгиб.

Выбираем уголок L100x6,5

7.Побор размеров поперечного бруса:

sсм = А / (bнп * bпф) < R90см * mв

А = 3 * (G+P) = 6142,92 кгс

bпф = А / (bнп * R90см * mв) = 6142,92 / (12,5 * 30 * 1) = 16,38 cм

Выбираем подферменный брус сечением b = 17,5 см; h = 12,5 см.

4.3 Стык нижнего пояса

Конструкция стыка – классическое симметричное нагельное соединение. Приняв диаметр нагелей ∅16 мм, зная их несущую способность Tn = 640 кг при толщине накладок 100 мм (см. расчет нагельного соединения опорного узла), определяем необходимое количество нагелей:

Каркас одноэтажного деревянного здания 📙 Курсовая → 🆔 101408