4. Расчёт двускатной балки
В качестве основной несущей конструкции покрытия принимаем двухскатную многослойную, клееную балку.
Высота балки:
,
=
.
Уклон кровли принимаем i=0.05.
Высота балки на
опоре:
Принимаем для изготовления балки доски с площадью сечения 50х180мм, после фрезерования ширина сечения балки равна b=h/8.5=0.21м.
Собственный вес балки вычисляем по формуле:
qсв= ((h+h0)/2)∙L/2·b·2·(γ/Ш∙ L)=((1,8+0,9)*0,21*5000)/2*6=118,13 Н/м2
Нагрузки на балку покрытия:
Наименование |
Нормативная нагрузка, Н/м2 |
Коэффициент надежности по нагрузки, γf |
Расчетная нагрузка, Н/м2 |
Собственный вес панели покрытия |
429,5 |
1,1 |
476,45 |
Собственный вес балки |
118,13 |
1,1 |
129,94 |
Снеговая нагрузка |
1260 |
1,43 |
1800 |
Полная нагрузка |
1807,6 |
1,4 |
2406,39 |
Погонная нагрузка |
10845,78 |
|
14438,3 |
Принимая нагрузку на балку равномерно распределённой, расстояние х от оси опоры двускатной балки до наиболее напряжённого при изгибе сечения:
Х=L· h0/2h=1800·140/(2·180)=700 см
Расчётный изгибающий момент в опасном сечении балки и расчётная поперечная нагрузка на опоре балки:
Мх= (qр·х)/2·(L-х)=(14438,3∙7)/2∙(18-7)=555874,5 Н∙м
Q= (qр·l)/2=(14438,3·18)/2=129945,06 Н
Высота сечения двускатной балки на расстоянии х=4,5 м от опор:
hх=h0+i·х=140+0,05∙700=175 см
Пологая, что ширина балки прямоугольного сечения b>140 мм, коэффициент к моменту сопротивления сечения балки высотой hх=135 см имеет значение kw=0,85, а расчётное сопротивление древесины изгибу Ru=130 кг/см2
W= (Мб·b·h2)/6=(0,8*21*1752)6=585750 см3
Проверяем на прочность двускатную балку:
σи=М/W=555874,5/0,8*585750*10-6=1,2*106 МПа<14 МПа
В соответствии со стандартами досок принимаем балку шириной b=20 см
Момент инерции поперечного сечения в середине пролёта балки:
I=bh3/12=21∙1803/12=10206000 см4
Относительный прогиб двускатной балки прямоугольного сечения на основе зависимости определяется по формуле:
f/l=5qн∙l3/384E·I∙к=5·13∙1803/(384∙10206000∙10-8∙0,575∙575∙106)=0,003<0,004,
где к=0,15+0,85∙(h0/h)=0,15+0,85∙(140/180)=0,575
Принятое сечение удовлетворяет условиям прочности и жёсткости.
5. Статический расчёт рамы.
Для двухшарнирной дощатоклееной рамы характерно действие следующих видов нагрузки – постоянной (собственный вес покрытия) и временной (снеговая и ветровая).
Постоянная нагрузка в данном случае рассмотрена в виде постоянного давления на стойку.
Постоянная нагрузка:
От постоянного расчетного давления на стену
,
где
-
расчетная нагрузка от веса кровли
-собственный
вес покрытия
l-пролет, В-шаг.
pqст=(305,57+1,1*118,13)·9·6=23,5 кН
Давление от собственного веса стойки: рсвст=hст·b ст·H ст·γ др·n,
где hст,b ст- высота и ширина сечения стойки,
H ст=3,8 м- высота стойки,
γ др=500 кг/м3- объёмный вес древесины,
n=1,1- коэффициент надёжности по нагрузки
hст=(1/8÷1/15)l, принимаем hст=(1/15)l=1,2 м
количество досок для клееной стойки: n= hст/δ доски=1200/42=29
δ доски=4,2 см (СНиП-25-80), b ст= hст/5=120/5=24 см.
рсвст=1,2∙0,24∙3,8∙500∙1,1=601,92 кг=6,0192 кН
Расчётное давление от стенового ограждения:
рогст=( qогрст)∙(H ст+H оп)∙В=382,81(3,8+1,4)∙6=11,94 кН
qогрст- нагрузка от стенового ограждения
H оп- высота опорной части ригеля
Временная нагрузка
Снеговая нагрузка на покрытие
,
где
Р°- вес снегового покрова района строительства; для города Воронеж, расположенного во II районе по снеговой нагрузке, Р°=1000Н/м²,
n=1,8 коэффициент перегрузки.
Ветровая нагрузка, направлена с активной и реактивной стороны, складывается из равномерно распределенной нагрузки, приложенной к стойкам
(
)
и сосредоточенной
(сил W,
W')
в месте примыкания стойки к ригелю.
(активная
сторона)
(реактивная
сторона)
Р°- скоростной
ветровой напор для II
ветрового района;
,
n=1,2 коэффициент перегрузки.
с, с' - аэродинамический коэффициент; с=0,8- для активной стороны, с'=0,6- для реактивной стороны.
W=
W'=