Нижній пояс

Необхідна площа переріза стального пояса см²

Fпр=V₂/mR= 122.5*10³/1*21000=58.3 см²

За сортаментом підбираємо два кутики 2L160x10 з fc=62.8˃ 58.3 см² Радіус інерції одного кутка.

і₂=4,96см, пружність =L\3rv=1900/3*4.96=128 ˂400, що допустимо.

Перевіряємо прийнятий переріз. Згинаючий момент від власної ваги.

M=2*g_m*L²/8*9=2*24.7*21²/8*9=247.7Кн*м=2477н*м

Момент опору одного кутика

Wy=g/t-c=774/10.43=135.8 см²

Тоді U₂/Fнт+M/W≤21кн/ см²

122,5*10³/420+247700/135.8=2.12кн/ см²≤Rc=21кн/ см²

Подовжині кутики з кроком 80 =397см

Решітка

Усі розкоси проектуємо однакового перерізу bxLp з дошок завтовшки 3,5см шириною, що дорівнює ширині верхнього пояса. Підбираємо переріз по гнучкості при L₀=4.483 см;

r= 0.289Lp=0.289(3.5*4)=4.05 см→λ=150

звідси Lпр=L₀/0.289* λ=448.3/0.289*150=0.103м=10,3см
Кількість дошок в пакеті n=10.3/3.5=2.9- приймаємо 3 шт. перевіряємо переріз:

D₂/µsh_p ˂ Rc; 12254/0.142*12*10.5=185 н/ см²˂Rc=1800 н/ см²

6. Конструювання і розрахунок вузлових з’єднань.

Конструкції вузлів вказані на кресленнях. Всі вузли центровані по всіх симетрії.

Опорний вузол
розрахункові зусилля: О₁=-132,24Кн, U=115,86Кн;

Ra=81.7Кн. Площа опирань верхнього пояса на балку із умови згинання

F_cm= О₁/ R_cm=132.24/1.3=101.7 см²

Довжина плити L_n=101,7/12=8,48 см; приймаємо L_n=10см. Знаходимо товщину упорної плити Для цього розраховуємо дільницю плити яка оперта по контуру, що має розміри bxh=120x38мм.

При 12/3,8=3,2→α=0,125

δ= О₁/b*ln=132.24/12.10=1.1 Kн/ см²

M= α* δn*a²=0.125*1.1*3.8²=2 Kн/ см²

δn = = *0.76см

Приймаємо товщину опорної плити δn =8мм

Перевіряємо плиту з трьома ребрами, що підкріпляються 8х80мм, як балку прольотам в=100мм.

Відстань від зовнішньої грані плити до центра ваги переріза

G=S/F= =3.11см

Максимальні напруження в упорній плиті

M(h-y)/Ix=297(8.8-3.11)/246.2=6.86 Kн/ см²˂21 Kн/ см²

Розраховуємо горизонтальну опорну плиту башмака.

Приймаємо плиту розміром 200x250мм

Перевіряэмо обвязочний брус на згинання під плитою поперек волокон:

Ra/F_nu =81.71/20.25=0.16 Kн/ см²˂1.56 Kн/ см²

Товщину плити знаходимо з умови згинання:

Консольна дільниця: M=0.16*5.5²/2=2.42 Kн*см

Середня дільниця: M=0.16*12²/2=11.52 Kн*см

Звідси δ= = =0.8см;
приймаємо δ=8мм

Довжина швів, що кріпить кутики шпального пояса

l=V₁/2*Ry²⁶hm*Mcb=115.86/2*15*0.5*0.7=11см

приймаємо шви конструктивно

Проміжний вузол верхнього пояса

Розрахункові зусилля:

O₁=-132.24Кн, O₂=-120,65Кн

Д₁=11,86Кн Д₂=4,69Кн

Приймаємо центральний вузловий болт

δ=20см; кількість зрізів -2

Несуча здатність болта:

По згинанню деревини

2*50*b*α*Ha=2*50*12*2*0.6=14.8Кн˃11,86Кн

По згинанню болта

2*250*d² =2*250*2²* =15.4Кн˃11,86Кн

Стальні накладки приймаємо перерізом 8х80мм

Перевіряємо накладки на поздовжнє стискання на дільниці довжиною 270мм.

Λ=27/0,289*0,8=117 ˂150 та ϕ=0,22

11,86/2*0,22*0,8*8=4,21 Kн/ см² ˂21 Kн/ см²

Несуча здатність чотирьох глухарів d=12мм, l=80мм

По згинанню дерева

80(l-0.8)d*4=80(80-0.8)*1.2*4=27.5 Кн˃11,86Кн Згинання болта

4*250* d²=4*250*1,2²=14,4Кн ˃11,86Кн

Коньяковий вузол

Зусилля від одного елемента верхнього пояса на другий передається упором. Розрахункові зусилля на які розраховується вузловий болт, знаходиться графічно(13,18Кн); що діє під кутом66,76⁰ по напрямку до волокон деревини верхнього поясу, звідси К_c=0.62

Знаходимо необхідний центр вузлового болта з умови його згинання.

d= =2.08см

Приймаємо d=22мм

Перевіряємо деревину на згинання під болтом

250*12*2,2*0,62=16,30Кн ˃15,74Кн

Стальні накладки перерізом 8х80мм закріплюємо чотирма глухарями d=14

L=80мм

Проміжний вузол нижнього пояса

Розрахункові зусилля:Д₁=11,86Кн; Д₂=12,25Кн

Необхідний діаметр болта на згинання знаходимо з виразу
w=M/R=Д²*0,8/R=0,1*d²

Перевіряємо несучу здатність болта:

На зріз

2(π d²/4)R_cp=2*3.14

На згинання отвору

2(π d/2)t*R_cm=2*3.14/2

7. Статичний розрахунок

Визначаємо зосереджене навантаження рами:

Р_uk=(д_пп+д_в.в.р)Bl/2=35.17Кн

Від снігового навантаження

S=SBL/2=0.7*6*19/25=40Кн

Вид снігового навантаження огородження з урахування елементів кріплення при змінній висоти снігового огородження L_ст=9см

Р_ст=(д_ст+д_кр)B*h_кр=(0.52+0.1)*6*9=33.43Кн

Від власної ваги стойка(попередньо приймаємо 150х500мм)

Р_вв = А*Н*П*ρ=0.15*0.5*8*1.1*500/100=3.3Кн

Нормативне значення вітрового тиску для ІІ вітрового району W₀=0.3 Kн/ м²

Аеродинамічний коефіцієнт зовнішнього тиску приймаємо з завітреного боку с=-0,6, з навітряного боку с=+0,8 γf=1,4; к=1

Розрахункове вітрове навантаження

- рівномірно розподілене по стояку

W₁=W₀k*c*b*γf=0.3*1*0.8*6*1.4=2.02Кн/м

W₂=W₀k*c*b*γf=0.3*1*0.6*6*1.4=1,51Кн/м

Зусилля в стержнях рами як системи один раз статично невизначеної.

Визначаємо для кожного навантаження окремо

- від зосередженого вітрового навантаження

X_w=0.5(W₂- W₁)=0.5(1.51-2.02)=-0.25Кн

-від вітрового рівномірного розподіленого навантаження

X_w1=3н(- W₁+ W₂)/16=3*8(-2,02+1,51)/16=-0.77Кн

-від стикового огородження при відстані між осями стінової панелі і стояка

С=0,5h­_n­+0.5вст+δ=0,5*0,5+0,5+0,2+0,08=0,43см

Мст=Рст*l=33,43*0,43=14,37Кн*м

К_ст=9*М_ст/84=9*14,37/8*8=2,02Кн

Згинальні моменти в поперечному перерізі стояка:

М_лів­=[(W₁+X_w+X_w1)H+W₁H²/2]к-М_ст­+Х_ст*Н=[(2.02-0.25-0.78)*8+2.02*8²/2]*0.9-14.37+2.02*8=67.17Кн*см

М_пр=[(W₂+X_w+X_w1)H+W₂H²/2]к+М_ст­-Хст*Н=59,91Кн*м

Поперечні згини в перерізі підошви стояка:

Q_лів=(W₁+X_w+X_w1+ W₁H)k+Х_ст=(2,02-0,25-0,77+2,02*8)0,9+2,02=17,46 Кн

Q_прав­=(W₂+X_w+X_w1+ W₂H)k-Х_ст=11,13 Кн

Розрахункові зусилля:

М=М_лів=67,17Кн*м; Q= Q_лів=17.46 Кн

N=Р_лк+S+Р_ст+Р­_вв=35,17+40+33,43+3,3=112 кн

8. Конструктивний розрахунок

З урахованими сортаменту пиломатеріалів приймаємо клеєний стояк прямокутного поперечного перерізу завтовшки b=15см і завширшки h_k=3.3

Розрахунковий опір стиснутого з урахуваннями перерізу δ ˃13см, висоти перерізу М_б=1, породи деревини М_п­=1, товщину шару М_ш=1

R_c=R_c* М_б *М_п­ *М_ш=15,6*1*1*1=15,6МПа

Геометричні характеристики поперечного перерізу:

А= δh=15*46.2=см²

W= δh² _л­/6=15*46.2²/6=5386.1 см³

I=_­ δh³ _k/12=15*46.2³/12=123263.9 см⁴

Визначаємо:

=2,2*Н/0,289*R_k=2.2*800/0.289*46.2=131.7

𝛏=1-(N* /3000*R_c*A)=1-(112*131.7²/3000*1.56*693)=0.4

M_A=M/ 𝛏=67.17/0.4=187.33 Кн*м=16733 Кн*см

Перевірка міцності поперечного перерізу за нормальним напруженням

r=N/A+M_a/W=112/693+16733/53361=0.16+3.14=3.3 Кн/ см²

Отже необхідно збільшити переріз стояка

Приймаємо 225х500

Р_вв=А*M*n*ρ=0.225*0.5*1.1*6500/100=4.95Кн

N=P_лк­+S+P_ст+ Р_вв=35,17+40+3343+4,95=113,65 Кн

Геометричні характеристики попереднього перерізу

A=b*h_x=22.5*46.2=1040см²

W= b*h₁²/6=22.5*46.2²/6=8004.2см³

I= b*h³ _x/12=22,5*46,2³/12=184896см⁴

Визначаэмо:

𝛏=1-(N* /3000*R_c*A)= 1-(113,65*131.7²/3000*1.56*1040)=0,59

М_А=67,17/0,59=113,85Кн*м=11385Кн*см

Перевірка міцності поперечного перерізу за нормативними напруженнями

δ=N/A+M_a/W=113.65/1040+11385/8004.2=1.52 Кн/ см² ˂R_c=1.56 Кн/ см²

Визначаємо:

_у=H/0.289*в=800/0,289*22,5=123

ϕ_у=3000/ *у=3000/123²=0,2

ϕ_у=140*(в²/L_ph)*K_y=140(22.5²/800*46,2)2,5=4,79

Оскільки:

N/ ϕ_у*K_c*A_бр+(M_A/ ϕ_mR_заW_бр)ⁿ=113,65/02*1,56*1040+(11385/4,79*1,56*8004,2)²=0,39˂1

Умова стійкості із площини рами задовольняється

Перевіряємо клейні шви сколювання

і= Q*S_бр­/ 𝛏*І_брв=17,46*6003/0,59*184896*22,5=0,043 ˂R_ck=1.92Кн/см­²

тобто напруження сколювання не перевищує розрахункове значення

9.Розрахунок кріплень колон до фундамента

Виконуємо розрахунок жорсткого з’єднання колон з фундаментом вихідні данні якої наведені вище. Розмір анкерних пластин зі столком, розраховуємо за максимальним зусиллям при дії постійного та вітрового навантаження.

N=P_ok+P_cт+P_вв=35.17+33.43+4.95=73.55 Кн

Згідно з методикою розрахунків опорів визначаємо величину ексентристета

L₀=M_A/N-71385/73.55=154.8см ˃h_k/6=46.2/6=7.7см

Висота статичної зони перерізу

X=h_k[(1+h_k)/6*l₀]/2=46.2[(1+46.2)/6*154.8]/2=1.17см

Відстань між центра ваги окремих кріплень до найближчої грані колони

а=4см,тому

h₀=h_k-а=46,2-4=42,2см

Зусилля яке має бути сприйнято окремим кріпленям:

N_a=N(l₀- + )/(h₀-x/3)=73.55*(154.8- )/(42.2-1.17/2)=234Кн

Анкерні пластини з стояком з’єднуємо болтами ø20мм попередньо задаємося товщиною пластини 6 мм. Товщина крайнього елемента

а= L_k-L_n=(46.2-0.6)/2=22.8см

Несуча здатність одного зрізу болта при урахуванні дії вітрового навантаження m_н=1,2 із умови:

- згинання пластини Т_н=М_н*2,5*d²=1.2*2.5*2.0²=12.0 Кн

-згинання деревини T₃=m_a*0.8*a*d=1.2*0.8*22.8*2.0=43.8 Кн

За розрахункову здатність одного зрізу приймаємо найменше значення, тобто Т=Т_н=17,28 Кн

Потрібна кількість болтів для закріплення анкерної пластини в консолі

Г_пи=N_max/Г_пш=234/12,0*2=10 шт

Кількість болтів повинна бути парною, тому приймаємо R_ш=10шт

Розрахунковий опір анкерної пластини із сталі марки 18_лс, R_y=240Мпа=24Кн/см²

Потрібний переріз анкерної пластини

F=N_a/R_y=234/24=9.75 см²

При призначенні розмірів враховуємо послаблені отвори

Мінімальна відстань між нахилами поперечних балок

S₂=3.5*d_n=3.5*20=70 мм та болтом і краєм колон

S₃=3* d_n=3*20=60мм

Мінімальна ширина пластини

в_плmin=2* δ₃+S₂=2*60+70=190 мм

Розрахункова потрібна ширина пластини

В_пл=(А_пл/ δ_пл)+2d_н=(9,75/6)+2*2,0=6,63см

Потрібна ширина пластини менша мінімальної ширини

L_пл=5.63см˂ в_плmin=19см, тому називаємо попередній переріз анкерної пластини з урахуванням в_плmin=6х190 мм

Мінімальна відстань між болтами в повздовжньому напрямку S_a=7d_n=7*20=140мм. Довжина анкерної пластини яка входить в стояк:

l₁=3S₁+2S_u=3*140+2*50=520мм

Кріплення колони до фундаменту вказуємо на кресленнях.

---

Дата добавления: 2015-08-10