1245
.pdfРисунок. 4.8. Методика компоновки двускатных дощатоклееных балок по длине
Полученное значение высоты балки в коньке hк |
и на опоре hо |
|||||||||||
корректируем с учетом уклона исходя из откорректированной высоты |
||||||||||||
балки в расчетном сечении hр . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Высоту балки в торце hт возможно определить после определе- |
||||||||||||
ния размеров поперечного сечения колонны. |
|
|
||||||||||
5. Расчет балки по первой группе предельных состояний |
||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
5.1. Проверка прочности принятого расчетного сечения |
||||||||||||
|
|
по нормальным напряжениям |
|
|
||||||||
Проверка |
принятого расчетного сечения по нормаль- |
|||||||||||
прочностиным напряжен ям зводится по СП [1, формула (17)]: |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Мр |
R |
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
W р и |
mi |
|
|
|
||
где Мр |
– момент в расчетном сечении [формула (37)]; W р – момент |
|||||||||||
|
|
б |
|
|
– расчетное со- |
|||||||
сопротивления расчетного сечения [формула (38)]; Rи |
||||||||||||
противление древесины изги у. Принимается по СП [1, табл. 3]. |
|
|||||||||||
В произведение коэффициентов условия работы необходимо |
||||||||||||
включить |
А |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
mi mв mб |
mсл |
1 |
, |
|
|
|
|
|
|
(4.11) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
где mв – |
коэффициент, учитывающий условия эксплуатации конст- |
|||||||||||
рукции, |
принимается по СП [1, табл. 7]; |
mб – коэффициент, учиты- |
||||||||||
вающий |
|
|
|
|
|
Д |
|
|||||
|
высоту поперечного сечения элемента, принимается по СП |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||
[1, табл. 9]; mсл – коэффициент, учитывающий толщину слоя в клееном пакете, принимается по СП [1, табл. 10]; n – коэффициент учитывающий срок службы здания. Принимается по СП [1, табл. 12].
5.2. Проверка устойчивости плоской формы деформирования изгибаемых элементов прямоугольного сечения
Данная проверка производится по СП [1, п. 6.14, ф. (24)]. Принципиальная схема для расчета потери устойчивости плоской формы деформирования приведена на рис. 4.9.
31
С |
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|||
обеспечения |
|
|||||
Р сунок. 4.9. Схема алки к расчету потери устойчивости |
|
|||||
|
|
плоской формы деформирования |
|
|||
Услов е |
|
устойчивости плоской формы деформиро- |
||||
вания имеет вид |
А |
|
||||
|
|
M |
Rи mi |
, |
(4.12) |
|
|
|
м W р |
|
|
|
|
где м |
– коэффициент продольного изгиба от изгибающего мо- |
|||||
мента. |
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определяется по СП [1, формула (25)], |
|
|||||
|
|
м 140 |
b2 |
kф kжм . |
(4.13) |
|
|
|
lсв hк |
||||
здесь lсв lp |
|
|
|
И |
||
– расстояние между точками закрепления сжатой кромки |
||||||
(между связями).
Если условие прочности [формула (42)] не соблюдается при расстоянии между закреплениями (связями) равном расчетной длине балки lсв lp , необходимо принять расстояние между точками закреп-
ления lсв l2p и повторить расчет. В этом случае необходима постанов-
ка распорок по верхнему сжатому поясу на расстоянии lсв l2p ; kф 1,13
– коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lp . Принимается по СП [1, табл. Е2 прил. Е].
32
6. Расчет балки по второй группе предельных состояний
Расчет балки по второй группе предельных состояний производится в соответствии с СП [1, п. 6,35].
Расчет заключается в том, чтобы относительный прогиб балки f/l (прогиб в долях пролета) не превышал предельно допустимый относительный прогиб [f/l] [формула (44)]. Т.к. балка выполнена из клееного пакета, прог б балки необходимо определять с учетом деформа-
ций сдв га от поперечной силы. |
|
|||||
допустимый |
|
|
|
|
||
С |
f |
|
f |
|
||
|
|
|
|
. |
(4.14) |
|
|
|
|||||
|
lp |
l |
|
|||
Предельно |
|
|
|
|
относительный прогиб |
f |
принимается |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
по СП [1, табл. 19]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прог |
балки с учетом деформаций сдвига от поперечной силы f |
|||||||||||||||
можно определ ть по СП [1, формула (55)]. |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
f |
0 |
|
|
h |
2 |
|
|
|
|
(4.15) |
||||
|
f |
|
1 c |
|
0 |
|
, |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
бk l |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
||
где f0 прогиб, определенный по формулам строительной механики, |
||||||||||||||||
без учета сдвиговых деформаций, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Аq l |
|
||||||||||||||
|
f0 |
|
5 |
|
|
|
p |
, |
|
|
|
|
(4.16) |
|||
|
|
384 Eд Jк |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
здесь Ед модуль упругости древесины, принимается по СП [1, п. 5.3]; |
||||||||||||||||
Jк момент |
инерции конькового |
сечения; |
k коэффициент, учиты- |
|||||||||||||
вающий влияние переменности |
Длявысоты сечения балки. балок по- |
|||||||||||||||
стоянного поперечного сечения |
k 1 . ля балок переменного попе- |
|||||||||||||||
речного сечения k принимается по СП [1, табл. Е3 прил. Е]. |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И(4.17) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
k 0,15 0,85 h |
; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
||
с коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы. Принимается по СП [1, табл. Е3 прил. Е].
h |
|
||
c 15,4 3,8 |
0 |
. |
|
h |
|||
|
|
||
33
Тема 8 СКВОЗНЫЕ ПЛОСКОСТНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ
Практическое занятия № 5
КОНСТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
РУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ |
|
|
||||||
|
|
ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА МЕТАЛЛОДЕРЕВЯННЫХ ФЕРМ |
|||||||||||
|
|
|
РАЗЛИЧНЫМИ КОНСТРУКТИВНЫМИ РЕШЕНИЯМИ |
||||||||||
|
Запроектировать |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
ВЕРХНИХ ПОЯСОВ |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Цель работы – ознакомиться с методикой проектирования рас- |
||||||||||
|
четов металлодеревянных ферм |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Задан |
5. |
|
|
металлодеревянную ферму с дере- |
||||||
|
вянными элементами из русьев, загруженную по верхнему поясу |
||||||||||||
|
равномерно-распределенной вертикальной нагрузкой q. Схемы ферм |
||||||||||||
|
приведены на рис. 5.1 а, . Исходные данные даны в таблице 5.1. |
|
|
||||||||||
|
Таблица 5.1. Исходные данные для расчета металлодеревянных ферм |
|
|
|
|||||||||
|
№ |
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
|
|
||
|
|
А |
|
Б |
|
|
В |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
ва |
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
|||
|
|
Схема |
|
Пролет |
Нагрузка, материал |
|
|
Запроектиро- |
|
||||
|
р |
|
фермы |
|
L, м |
q, кН/м |
|
|
|
|
вать узел |
|
|
|
|
|
|
древесина |
сталь |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
1 |
|
а |
|
15 |
8,0 |
|
сосна, 2с |
АII |
|
|
1 |
|
|
2 |
|
б |
|
15 |
9,0 |
|
пихта, 2с |
AI |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
|||
|
3 |
|
а |
|
12 |
8,5 |
|
лиственница, 2с |
АII |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
||||
|
4 |
|
б |
|
12 |
7,5 |
сосна, 2с AI |
4 |
|
||||
|
5 |
|
б |
|
15 |
8,0 |
|
пихта, 2с |
АII |
|
1 |
|
|
|
6 |
|
б |
|
15 |
9,0 |
|
лиственница, 2с AI |
|
2 |
|
||
|
7 |
|
а |
|
14 |
7,8 |
|
сосна, 2с |
АII |
|
3 |
|
|
|
8 |
|
б |
|
14 |
8,4 |
|
ель, 2с |
AI |
|
4 |
|
|
|
9 |
|
б |
|
9 |
9,5 |
|
лиственница, 2с АII |
|
1 |
|
||
|
10 |
|
а |
|
9 |
7,6 |
|
пихта, 2с |
AI |
|
2 |
|
|
В результате решения данной задачи по заданному пролету назначить необходимые габаритные размеры фермы, построить ее геометрическую схему, с использованием ПК «Лира» выполнить статический расчет фермы, подобрать поперечные сечения элементов
34
фермы и сконструировать заданный узел. Дать схему его расчета. Для сегментной фермы рекомендованы следующие соотноше-
ния: |
|
|
|
|
|
f 1 l ; |
r 5 l ; |
S 1.073l ; |
S |
S |
; длина стягивающей хорды равна 0,355 |
|
|||||
6 |
6 |
|
3 |
|
|
С |
|
|
|
||
l ; |
|
|
|
|
|
Рисунок ферм |
|||||
|
|
|
|
|
5.1. Схемы ферм |
Теорет ческ е положения для расчета металлодеревянных |
|||||
В металлодеревянных фермах растянутые элементы проектиру- |
|||||
|
|
А |
|||
ют из металлаб, а сжатые, сжато-изгибаемые и знакопеременные - из дерева в соответствии с СП [1, п. 8.39].
Применение растянутых элементов из металла исключает необходимость использования древесины 1 сорта и ведет к повышению надежности, а так же жесткостиДферм.
Деревянные элементы таких ферм могут быть выполнены из брусьев, бревен, клееной древесины. Металлические – из профильной стали или из круглой.
Металлодеревянные брусчатые фермыИнаиболее доступны для широкого применения. Они удовлетворяют требованиям индустриального строительства, просты в изготовлении, сборке, монтаже.
ПОРЯДОК РАСЧЕТА
Для ферм рекомендован следующий порядок расчета:
1.В AutoCAD начертить геометрическую схему фермы с нанесением размеров всех ее элементов.
2.Выполнить сбор нагрузок на ферму в соответствии с зада-
нием.
35
Предварительно собственный вес фермы необходимо определит по формуле:
|
|
|
pн |
gн |
|
(5.1) |
|||
g |
ф |
|
сн |
|
0 |
|
, |
||
1000 |
1 |
||||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
kсв l |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
где pснн , кН/м2 – расчетная снеговая нагрузка, определенная в соответ- |
|||||||||
ствии с П [2]; l - пролет фермы, м; kсв=4 – коэффициент собственно- |
|||||||||
го веса фермы, пр нят ориентировочно по данным таблицы 1 [3]; g0н- |
||||||
ли |
|
|
|
|
||
нормат вный вес крыши, отнесенный к плану покрытия, определяе- |
||||||
Смый по формуле |
g0н gкрн |
|
S |
; |
(5.2) |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
l |
|
|
здесь l |
б |
|
||||
- пролет фермы; S – длина дуги верхнего пояса фермы (для |
||||||
сегментной фермы) |
геометрическая длина верхнего пояса фермы |
|||||
(в случае треугольной фермы); |
|
|
|
|
||
3. |
В ПК «Л ра» создать КЭ-модель фермы. При этом необхо- |
|||||
|
|
А |
|
|||
димо учесть ряд осо енностей: |
|
|
|
|
||
- в соответствии с СП [1, п. 8.38] элементы решетки следует центрировать в узлах; - в случае нецентрированных узлов ферм необходимо учитывать воз-
никающие изгибающие моменты; - стыки сжатых поясов ферм следует располагать в узлах или вблизи
узлов, закрепленных от выхода из плоскости фермы СП [1, п. 8.38].
резности, следует учитывать изгибающие моменты, возникающие в опорных узлах, выполненных на наклонно вклеенных связях;
Расчет металлодеревянной фермы необходимо выполнять в со- |
||
ответствии с требованиями СП [1, п. 8.46]с учетом конструктивных |
||
особенностей: |
Д |
|
|
||
a) |
усилия в поясах следует определять из условия их нераз- |
|
|
|
И |
б) усилия в решетке допускается определять из условия шарнирных узлов сопряжения ее с поясами.
4. В ПК «Лира» выполнить статический расчет фермы. В соответствии с СП [1, п. 8.36] расчет ферм с разрезными и неразрезными поясами необходимо производить по деформированной схеме с
36
учетом податливости узловых соединений. В фермах с неразрезными поясами осевые усилия в элементах и перемещения допускается определять в предположении шарнирных узлов.
Необходимо создать следующие загружения:
- постоянные нагрузки (с.в. фермы, прогонов, конструкции кровли), приложив нагрузку от с.в. фермы как равномерно распределенную, а нагрузку от прогонов и конструкции кровли как узловую.
Снием требован ями СП [2]. Данный вид нагрузки необходимо приложить в узлы фермы.
- временная дл тельно действующая (снеговая, в соответствии с зада-
таблицыесть в расчетной схеме), раскосов.
Выполн ть расчетное сочетание усилий и привести в расчет «Расчетные сочетания усилий» поэлементную (отдельно для элементов верхнего пояса фермы, нижнего пояса, стоек фермы (если
усилий определбть тре уемые поперечные сечения элементов фермы в соответствии с рекомендациямиАСП [1] пунктами 5.1; 5.2; 6 .2 – 6.5.
5. Используя полученные таблицы расчетных сочетаний
Расчётную длину сжатых элементов ферм при расчёте на устойчивость необходимо принимать в соответствии СП [1, п. 8.37] в плоскости фермы – равной расстоянию между центрами узлов, а из плоскости – между точками закрепленияДих из плоскости.
6. При проектировании узлов фермы необходимо основы-
ваться на [4, разделы 9.2; 9.3; 9.4]. И
37
Раздел 3 ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ДЕРЕВА И
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
С |
|
|
Тема 9 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
АРКИ И РАМЫ |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Практическое занятие № 6 |
|
|
|||||||
|
|
КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ |
|
|||||||||||
|
|
ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА КЛЕЕНЫХ РАМ ИЗ ДОСОК |
|
|||||||||||
|
|
Цель работы – ознакомиться с методикой проектирования и |
||||||||||||
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
расчетов дощатых клееных рам и арок различного геометрического |
|||||||||||||
|
иочертан я. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Задан е 6. |
Запроектировать конструкцию клееной рамы, нагру- |
|||||||||||
|
|
|
|
|
А |
|
|
|||||||
|
женной равномерно распределенной нагрузкой по всему пролету. Исходные |
|||||||||||||
|
данные приведены в та лице 6.1. Схемы рам приведены на рисунке 6.1. |
|
||||||||||||
|
Таблица 6.1. Исходные данные для проектирования клееной рамы |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Исходные данные |
|
|
|
||||
|
№ |
|
|
А |
|
|
Б |
|
|
|
|
|
В |
|
|
|
|
|
|
f |
На- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вар |
пролет, |
H, м |
|
Схема |
|
Сечение склеивае- |
Материал |
||||||
|
|
грузка, |
|
|
||||||||||
|
|
l, м |
|
|
|
рамы |
|
|
мых досок. мм |
досок |
||||
|
|
|
|
|
|
кН/м |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||
|
1 |
25 |
|
5,5 |
|
1.5H |
7,2 |
|
а |
|
|
|
32 х 150 |
ель, 2с |
|
2 |
24 |
|
5,3 |
|
1.75H |
5,9 |
|
б |
|
|
|
40 х 150 |
листвен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ница, 2с |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
23 |
|
5,1 |
|
1.4H |
6,5 |
|
а |
|
|
|
32 х 175 |
сосна, 2с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
22 |
|
4,9 |
|
1.6H |
6,0 |
|
б |
|
|
|
40 х 175 |
кедр, 2с |
|
5 |
21 |
|
4,7 |
|
1.3H |
5,4 |
|
а |
|
|
|
32 х 150 |
пихта, 2с |
|
6 |
20 |
|
4,5 |
|
1.5H |
7,0 |
|
б |
|
|
|
40 х 150 |
кедр, 2с |
|
7 |
19 |
|
4,3 |
|
1.75H |
7,7 |
|
а |
|
|
|
32 х 175 |
ель, 2с |
|
8 |
18 |
|
4,0 |
|
1.4H |
4,5 |
|
б |
|
|
|
40 х 175 |
листвен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
ница, 2с |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
17 |
|
5,2 |
|
1.75H |
5,6 |
|
а |
|
|
|
32 х 175 |
сосна, 2с |
|
10 |
16 |
|
4,1 |
|
1.4H |
6,0 |
|
б |
|
|
|
40 х 175 |
кедр, 2с |
38
Р сунок 6.1. Дощатоклееные рамы
Теорет ческ е положения для проектирования клееной рамы |
|
С |
|
Рамы арки пр меняются в качестве несущего каркаса зданий |
|
назначен я. Они относятся к распорным конструкциям. |
|
Благодаря нал ю распора |
моменты в них существенно |
различного |
|
меньше, чем в алочных конструкциях. Поэтому арками и рамами |
|
можно перекрывать значительно большие пролеты в сравнении с бал- |
|
ками. |
|
Распор в рамах передается на фундаменты, в то время как в ар- |
|
изгибающие |
|
ках распор попринимается затяжками или так же как в рамах, переда- |
|
ется на фундамент. |
А |
|
Д |
Зачастую рамы проектируют трехшарнирными. Уклон ригеля |
|
обычно принимается 1:3 или 1:4. |
|
Для изготовления прямолинейных рам (рис. 6.1, а) используют |
|
доски толщиной 40 – 50 мм и шириной до 200 мм в соответствии с |
|
сортаментом пиломатериалов. |
И |
||||||
|
|
|
|||||
Для гнутоклееных – доски толщиной 19, 22, 25 мм. При этом |
|||||||
отношение радиуса кривизны к толщине доски |
r |
150 . |
|||||
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
При проектировании рам необходимо учесть, что поперечное |
|||||||
сечение рам принимаемся прямоугольным. При этом: |
|||||||
а) высота поперечного сечения в карнизной части назначается в |
|||||||
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
пределах |
|
|
|
l ; |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|||
25 |
|
|
|
|
|
||
б) на опоре - 0.4 0.5 h ;
в) в коньковой части - 0.3 0.4 h.
39
г) ширина поперечного сечения рам b определяется выбранной шириной досок, из которых склеивается рама.
С |
|
|
|
|
|
|
Опорный и конько- |
|||
|
|
|
|
|
|
вый узлы рам выполня- |
||||
|
|
|
|
|
|
ются зачастую выполня- |
||||
|
|
|
|
|
|
ются шарнирными (см. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
рисунок 6.2). Реакция в |
|||
|
|
|
|
|
|
|
опорном узле VA воспри- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
нимается торцом стойки |
|||
|
|
|
|
|
|
|
рамы и передается на |
|||
6.2. Опорный коньковый узлы рамы |
вертикальную |
упорную |
||||||||
пластину, через нее на |
||||||||||
б |
||||||||||
Рисунок |
|
|
|
|
|
опорный башмак, удер- |
||||
|
|
|
|
|
живаемый в проектном |
|||||
положен анкерными олтами. |
|
|
нкерные болты работают на срез и |
|||||||
растяжен е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В коньковом узле торцы половин рамы работают на смятие от |
||||||||||
действия продольной силы Nсм. Поперечную нагрузку Q воспринима- |
||||||||||
ют накладки и болты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Каждый ряд болтов воспринимает усилия: |
|
|
||||||||
|
|
Д |
|
|||||||
|
|
|
|
e2 |
|
|
|
|
||
|
АT Q ; |
|
(6.1) |
|||||||
|
1 |
|
e2 |
e1 |
|
|
|
|||
|
T Q |
|
|
e1 |
; |
|
|
(6.1) |
||
|
2 |
|
|
e2 |
e1 |
И |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
40