
- •1 Конструирование и расчет ограждающей конструкции
- •1.1 Исходные данные
- •1.2 Компоновка рабочего сечения панели
- •1.3 Определение нагрузок на плиту покрытия
- •1.4 Расчетные характеристики материалов
- •1.5 Определение геометрических характеристик расчетного сечения плиты
- •2 Расчет и конструирование рамы
- •2.1 Геометрический расчет
- •2.2 Определение нагрузок на раму
- •2.3 Подбор сечений
- •2.4 Проверка на устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемых элементов сплошного сечения
- •2.5 Конструирование и расчет конькового узла
- •3 Мероприятия по обеспечению пространственной жесткости и неизменяемости зданий
- •4 Мероприятия по обеспечению долговечности основных несущих и ограждающих конструкций
2 Расчет и конструирование рамы
Трехшарнирные гнутоклееные рамы заводского изготовления являются одним из основных видов деревянных рам. Рама состоит из двух г-образных полурам, изогнутых при изготовлении. Сечение рамы выполняется прямоугольным, высота сечения переменная, что достигается уменьшением числа досок в пакете с внутренней стороны. Изменение высоты может проходить плавно и ступенчато.
Достоинство этих рам заключается в том, что она состоит из двух элементов, которые соединяются всего тремя шарнирными узлами. Это приводит к минимальному времени и трудоемкости при обработке и установке. Переменная высота сечения (max – в зоне выгиба, min – в узлах, где отсутствует момент) позволяет экономить древесину и рационально использовать её прочность.
Недостатками этих рам являются заключаются
в более трудоемком изготовлении, а также
расчетное сопротивление изгибу
уменьшается, т.к. учитывается коэффициент
.
2.1 Геометрический расчет
рис. 6 – Геометрическая схема рамы
Радиус
кривизны гнутых участков гнутоклееной
рамы
рекомендуется принимать близким к
наименее допускаемому, равному
,
где
– толщина склеиваемых досок. При
.
Увеличение этого радиуса нерационально,
так как уменьшается внутренний объем
помещения. Центральный угол оси выгиба
;
угол наклона касательной оси середины
выгиба к осям стойки и ригеля
;
; координаты характерных точек оси
полурамы: начало выгиба
.
Середина выгиба полурамы:
Конец выгиба полурамы:
Длина оси выгиба:
где:
–
пролет здания (по заданию).
2.2 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 наветренную и заветренную стойки, на полуригель рамы).
Все нагрузки рассматриваются в соответствии с коэффициентами надежности.
Собственный вес рамы определяется по формуле (1.1) [1]:
где:
– постоянная нормативная нагрузка от
покрытия;
– полное нормативное значение снеговой
нагрузки;
– расчетный пролет;
– коэффициент собственного веса
конструкции, определяемый по табл. 1.4
[1].
Таблица 2 – Нагрузки, действующие на раму
Наименование нагрузок |
Нормативная нагрузка кН/м2 |
Коэффициент надёжности по нагрузке |
Расчётная нагрузка кН/м2 |
Постоянная: |
|
|
|
Покрытие (из таблицы сбора нагрузок на плиту) |
0,729 |
– |
0,817 |
Собственный вес рамы |
0,263 |
1,1 |
0,289 |
Временная: |
|
|
|
Снеговая нагрузка
(таблица
4 [3])
1 вариант:
2 вариант:
|
1,2
0,9 1,5 |
1,6
1,6 1,6 |
1,92
1,44 2,4 |
Ветровая
нагрузка
|
|
|
|
|
0,092 |
1,4 |
0,1288 |
;
|
0,1196 |
1,4 |
0,1674 |
;
|
0,1306 |
1,4 |
0,1828 |
|
-0,041 |
1,4 |
-0,057 |
|
-0,079 |
1,4 |
-0,111 |
|
-0,065 |
1,4 |
-0,091 |
; |
-0,060 |
1,4 |
-0,084 |
; |
-0,046 |
1,4 |
-0,064 |
рис. 7 – Определение аэродинамических коэффициентов
Нормативное
значение средней составляющей ветровой
нагрузки
на высоте
над поверхностью земли следует определять
по формуле (6) [3]:
где:
– нормативное значение ветрового давления (по табл. 5 [3]);
– коэффициент, учитывающий изменение
ветрового давления по высоте (по табл.
6 [3]);
– аэродинамический коэффициент
(определяется по п. 6.6. [3]).
Город Вилейка находится в I ветровом районе, для которого нормативное значение ветрового давления (по табл. 5 [3]).
Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте для: 5м – 0,5; 10м – 0,65; 20м – 0,85; 40м – 1,1.
– для наветренной стойки при
;
– для наветренной стойки при
;
– для наветренной стойки при
;
– для подветренного полуригеля при
;
– для подветренного полуригеля при
;
– для подветренной стойки при
;
– для подветренной стойки при
;
– для подветренной стойки при
;
Нагрузки действующие на 1м рамы:
– постоянная:
– снеговая:
– ветровая:
Для рамы рассматриваются следующие схемы нагружения:
а) постоянная и временная снеговая (вариант 1) на всем пролете;
б) постоянная и временная снеговая (вариант 2) на всем пролете;
в) постоянная на всем пролете и временная снеговая (вариант 2) на ½ пролета;
г) постоянная и временные (снеговая и ветровая) на всем пролете.
рис. 8 – Схемы нагружения рамы
Расчет рамы производим при помощи программного комплекса RADUGA. Рассматриваем схемы нагружения постоянной и временными нагрузками и находим наихудший вариант нагружения. Таковым будет являться постоянная и временная снеговая (вариант 2) на всем пролете. К этому варианту добавляем ветровую нагрузку, приложенную к контуру рамы. Находим максимальное значение изгибающего момента и соответствующее ему значение продольной силы в данном сечении, которые будут участвовать в дальнейших расчетах.
рис. 8 – Расчетная схема рамы
рис. 9 – Эпюра изгибающих моментов от совместного действия постоянной, временной снеговой (вариант 2) и ветровой нагрузок на всем пролете
рис. 10 – Эпюра продольных усилий от совместного действия постоянной, временной снеговой (вариант 2) и ветровой нагрузок на всем пролете
Таблица 3 – Усилия в стержнях для расчета карнизного сечения
Таблица 4 – Усилия в стержнях для расчета опорного сечения
Таблица 4 – Усилия в стержнях для расчета конькового сечения