Расчёт и конструирование рамы
В отечественном строительстве в основном применяют однопролётные двускатные рамы при пролётах 12…24 м. Трёхшарнирная рама является статически определимой. Преимуществом этой схемы является независимость действующих в её сечениях усилий от осадки фундаментов и относительная простота решений шарнирных опорных узлов. К недостаткам относится возникновение больших изгибающих моментов в карнизных сечениях или узлах.
Трёхшарнирные клеедеревянные рамы заводского изготовления являются одним из основных видов деревянных рам. Элементы этих рам имеют прямоугольные клеедеревянные сечения постоянной ширины и переменной высоты. Ломаноклееная рама состоит из двух полурам. Полурама состоит из двух прямых элементов – стойки и полуригеля, имеющих переменные сечения. Имеет следующие достоинства: малотрудоёмка при монтаже, эти рамы не требуют дополнительных стержней для опирания настилов в карнизных узлах. Недостатками являются: сложность транспортирования, большие изгибающие моменты в карнизном узле, работа в этом сечении на нормальные напряжения от сжатия с изгибом под значительным углом к направлению волокон.
1. Определение нагрузок на раму
На раму действуют следующие нагрузки:
- нагрузка от собственного веса покрытия и рамы;
- снеговая нагрузка в соответствии со снеговым районом;
- ветровая нагрузка, определяемая в соответствии с ветровым районом (на подветренную и заветренную стойки, на ригель рамы).
Все нагрузки рассматриваются в соответствии с коэффициентами надёжности.
Собственный вес рамы определяется по формуле:
, (3
[3])
gk=0,312 кН/м2 - постоянная нормативная нагрузка от плиты покрытия;
S = 1,3 кН/м2 - полное нормативное значение снеговой нагрузки;
ksw = 6 - коэффициент собственного веса конструкции (прил. 14 [3]);
l = 21 м - пролёт рамы;
Таблица 1 - Нагрузки, действующие на раму
Наименование нагрузок |
Нормативная нагрузка кН/м2 |
Коэффициент надёжности по нагрузке |
Расчётная нагрузка кН/м2 |
Постоянная: - кровля - плита - собственный вес рамы Всего: Временная снеговая Кратковременная Постоянная и временная Ветровая |
0,12 0,312 0,23 0,662 1 0,3 1,962 0,433 |
1,2 1,1 1,1
1,6 1,6
1,4 |
0,144 0,343 0,253 0,74 1,6 0,48 2,82 0,52 |
Город Витебск находится в I ветровом районе, для которого нормативное значение ветрового давления 0 = 0,23 кПа (табл. 5 [2]), коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте k=0,535.
W = 0RC = 0,23 0,535 0,8 = 0,098 кПа - для подветренной стойки.
W = 0,23 0,535 0,6 = 0,074 кПа - для заветренной стойки.
Так как угол наклона ригеля рамы = 14, то в соответствии со СНиП Нагрузки и воздействия, ветровая нагрузка на ригель действует в направлении, разгружая его. Следовательно, в последующих расчётах эту нагрузку не учитываем.
Нагрузки, действующие на 1 м рамы:
- постоянная:
gd = 0,74 21/cos14 = 3,26 кН/м;
- снеговая:
qd= 2,08 21/cos14 = 7,04 кН/м.
Для рамы рассматриваются следующие схемы нагружения:
а) постоянная и временная снеговая на всём пролёте;
б) постоянная на всем пролёте и временная снеговая на ½ пролета;
в) постоянная и временные (снеговая и ветровая) на всём пролете
qw1 = 0,098 21 1,2 = 0,52 кН/м; qw2 = 0,074 21 1,2 = 0,32 кН/м.
Рис.1 Схемы нагружения рамы