2.2 Расчет и конструирование стропильной системы
2.2.1 Общая часть.
Предварительно принимаем стропильную конструкцию. Конструкцию стропильной ноги принимаем следующую: верхняя часть – сплошная сечением 50х200; нижняя часть – составная из двух досок сечением 50х200 через бобышку сечением 50х200. Для снижения изгибающего момента, действующего на стропильную конструкцию, вводим затяжку сечением 50х200. Стропильные ноги опираем на подкосы сечением 150х150. Стропильные конструкции расставлены с шагом от 650 до 1150 мм.
Далее выполняется расчет прочности стропил и проверка принятых сечений на восприятие действующих усилий.
2.2.2 Сбор нагрузок.
Нагрузки собраны для шага стропил 1150 мм.
Таблица 4 - Сбор нагрузки на стропила.
Вид нагрузки |
Нормативная нагрузка qн, кН/м |
Коэффициент надежности по нагрузке, γf |
Расчетная нагрузка q, кН/м |
3. Контробрешетка 4. обрешетка 5. стропильная нога – сосна I сорт а) 50х200. б) 2 50х200 |
0,069
0,00012
0,0748 0,0748
0,0748 0,15 |
1,3
1,2
1,1 1,1
1,1 1,1 |
0,0897
0,00014
0,083 0,083
0,083 0,165 |
итого |
0,37 |
|
0,504 |
Снеговая нагрузка |
1,68 |
1/0.7 |
2,4*1,15*cos250=2,5 |
ИТОГО |
2,05 |
|
3,07 |
Схемы распределения снеговой нагрузки и значения коэффициента μ следует принимать в соответствии с обязательным приложением 3 п. 5.3. [3] .
= 1 при 25°.
Рисунок 3 – Варианты снеговой нагрузки.
2.2.3. Статический расчет.
Статический расчет выполняем в программе SCAD.
Тип схемы – плоская рама.
Тип элементов – стержень плоской рамы.
Предварительно задаемся сечениями поясов, раскосов и стоек фермы:
1 – сечение верхней части стропильной ноги 5×20 см;
2 – сечение нижней части стропильной ноги 10×20 см;
3 – сечение подкосов 15×15 см;
4 – сечение затяжки 5×20 см.
Модуль упругости древесины равен E=1·107 кН/м2.
Заделку опор принимаем: в правой опоре – шарнирно-подвижную, в левой - шарнирно-неподвижную.
Собственный вес конструкций – постоянная нагрузка, снеговая.
Рисунок 4 – Расчетная схема стропильной системы.
Таблица 5 Результаты статического расчета.
Имена загружений |
|||||||||||||
Номер |
Наименование |
||||||||||||
1 |
постоянная |
||||||||||||
2 |
Снег 1 |
||||||||||||
3 |
Снег 2 |
||||||||||||
Нагрузки |
|||||||||||||
№ загружения |
№ строки |
Вид |
Направление |
Список |
Значения |
||||||||
1 |
1 |
16 |
3 |
Элементы: 1-6 |
0.0500 |
||||||||
2 |
1 |
16 |
3 |
Элементы: 1-6 |
0.2500 |
||||||||
3 |
1 |
16 |
3 |
Элементы: 1-3 |
0.1880 |
||||||||
3 |
2 |
16 |
3 |
Элементы: 4-6 |
0.3130 |
||||||||
Перемещения Единицы измерений: мм. |
|||||||||||||
Номер узла |
Номер загружения |
Значения |
|||||||||||
|
|
X |
Y |
Z |
Ux |
Uy |
Uz |
||||||
1 |
1 |
-0,587 |
0 |
0 |
0 |
2,75 |
0 |
||||||
1 |
2 |
-2,935 |
0 |
0 |
0 |
13,748 |
0 |
||||||
1 |
3 |
64,667 |
0 |
0 |
0 |
-6,49 |
0 |
||||||
2 |
1 |
-0,357 |
0 |
-0,456 |
0 |
-1,123 |
0 |
||||||
2 |
2 |
-1,784 |
0 |
-2,279 |
0 |
-5,617 |
0 |
||||||
2 |
3 |
43,293 |
0 |
42,919 |
0 |
1,026 |
0 |
||||||
3 |
1 |
-0,396 |
0 |
-0,425 |
0 |
-0,405 |
0 |
||||||
3 |
2 |
-1,98 |
0 |
-2,126 |
0 |
-2,025 |
0 |
||||||
3 |
3 |
65,613 |
0 |
-2,135 |
0 |
22,801 |
0 |
||||||
4 |
1 |
-0,17 |
0 |
0,072 |
0 |
1,037 |
0 |
||||||
4 |
2 |
-0,851 |
0 |
0,358 |
0 |
5,183 |
0 |
||||||
4 |
3 |
44,228 |
0 |
-44,478 |
0 |
11,815 |
0 |
||||||
5 |
3 |
0 |
0 |
0 |
0 |
17,105 |
0 |
||||||
6 |
1 |
-0,203 |
0 |
0 |
0 |
-2,494 |
0 |
||||||
6 |
2 |
-1,016 |
0 |
0 |
0 |
-12,472 |
0 |
||||||
6 |
3 |
66,595 |
0 |
0 |
0 |
-32,694 |
0 |
||||||
7 |
1 |
-0,558 |
0 |
-0,061 |
0 |
-0,373 |
0 |
||||||
7 |
2 |
-2,789 |
0 |
-0,303 |
0 |
-1,866 |
0 |
||||||
7 |
3 |
44,695 |
0 |
40,068 |
0 |
8,554 |
0 |
||||||
8 |
1 |
0,001 |
0 |
0,404 |
0 |
0,247 |
0 |
||||||
8 |
2 |
0,004 |
0 |
2,021 |
0 |
1,233 |
0 |
||||||
8 |
3 |
47,489 |
0 |
-38,028 |
0 |
11,65 |
0 |
||||||
Продолжение таблицы 5 |
||||||||
Усилия и напряжения Единицы измерений: Т, м. |
||||||||
Номер эл-та |
Номер сечен. |
Номер загруж. |
Значения |
|||||
|
|
|
N |
Mk |
My |
Qz |
Mz |
Qy |
1 |
1 |
1 |
-0,048 |
0 |
-1,388e-017 |
0,097 |
0 |
0 |
1 |
1 |
2 |
-0,242 |
0 |
0 |
0,486 |
0 |
0 |
1 |
1 |
3 |
-0,129 |
0 |
2,776e-016 |
0,259 |
0 |
0 |
1 |
2 |
1 |
0,01 |
0 |
0,101 |
-0,021 |
0 |
0 |
1 |
2 |
2 |
0,051 |
0 |
0,504 |
-0,103 |
0 |
0 |
1 |
2 |
3 |
0,092 |
0 |
0,099 |
-0,184 |
0 |
0 |
1 |
3 |
1 |
0,069 |
0 |
-0,109 |
-0,138 |
0 |
0 |
1 |
3 |
2 |
0,345 |
0 |
-0,544 |
-0,692 |
0 |
0 |
1 |
3 |
3 |
0,313 |
0 |
-0,968 |
-0,627 |
0 |
0 |
2 |
1 |
1 |
-0,118 |
0 |
-0,109 |
0,102 |
0 |
0 |
2 |
1 |
2 |
-0,588 |
0 |
-0,544 |
0,512 |
0 |
0 |
2 |
1 |
3 |
-0,624 |
0 |
-0,968 |
0,577 |
0 |
0 |
2 |
2 |
1 |
-0,11 |
0 |
-0,079 |
0,088 |
0 |
0 |
2 |
2 |
2 |
-0,552 |
0 |
-0,394 |
0,442 |
0 |
0 |
2 |
2 |
3 |
-0,597 |
0 |
-0,795 |
0,524 |
0 |
0 |
2 |
3 |
1 |
-0,103 |
0 |
-0,053 |
0,074 |
0 |
0 |
2 |
3 |
2 |
-0,517 |
0 |
-0,266 |
0,372 |
0 |
0 |
2 |
3 |
3 |
-0,571 |
0 |
-0,638 |
0,471 |
0 |
0 |
3 |
1 |
1 |
-0,103 |
0 |
-0,053 |
0,074 |
0 |
0 |
3 |
1 |
2 |
-0,517 |
0 |
-0,266 |
0,372 |
0 |
0 |
3 |
1 |
3 |
-0,571 |
0 |
-0,638 |
0,472 |
0 |
0 |
3 |
2 |
1 |
-0,078 |
0 |
0,003 |
0,023 |
0 |
0 |
3 |
2 |
2 |
-0,39 |
0 |
0,013 |
0,116 |
0 |
0 |
3 |
2 |
3 |
-0,475 |
0 |
-0,209 |
0,279 |
0 |
0 |
3 |
3 |
1 |
-0,052 |
0 |
0 |
-0,028 |
0 |
0 |
3 |
3 |
2 |
-0,262 |
0 |
0 |
-0,139 |
0 |
0 |
3 |
3 |
3 |
-0,379 |
0 |
0 |
0,087 |
0 |
0 |
4 |
1 |
1 |
-0,054 |
0 |
0 |
0,025 |
0 |
0 |
4 |
1 |
2 |
-0,269 |
0 |
0 |
0,127 |
0 |
0 |
4 |
1 |
3 |
-0,157 |
0 |
-1,11e-016 |
0,356 |
0 |
0 |
4 |
2 |
1 |
-0,079 |
0 |
4,942e-006 |
-0,025 |
0 |
0 |
4 |
2 |
2 |
-0,396 |
0 |
2,471e-005 |
-0,127 |
0 |
0 |
4 |
2 |
3 |
-0,317 |
0 |
0,224 |
0,039 |
0 |
0 |
4 |
3 |
1 |
-0,105 |
0 |
-0,057 |
-0,076 |
0 |
0 |
4 |
3 |
2 |
-0,523 |
0 |
-0,287 |
-0,38 |
0 |
0 |
4 |
3 |
3 |
-0,476 |
0 |
0,088 |
-0,279 |
0 |
0 |
5 |
1 |
1 |
-0,105 |
0 |
-0,057 |
-0,076 |
0 |
0 |
5 |
1 |
2 |
-0,523 |
0 |
-0,287 |
-0,38 |
0 |
0 |
5 |
1 |
3 |
-0,476 |
0 |
0,088 |
-0,279 |
0 |
0 |
5 |
2 |
1 |
-0,112 |
0 |
-0,083 |
-0,09 |
0 |
0 |
5 |
2 |
2 |
-0,558 |
0 |
-0,417 |
-0,45 |
0 |
0 |
5 |
2 |
3 |
-0,52 |
0 |
-0,013 |
-0,366 |
0 |
0 |
5 |
3 |
1 |
-0,119 |
0 |
-0,114 |
-0,104 |
0 |
0 |
5 |
3 |
2 |
-0,594 |
0 |
-0,569 |
-0,52 |
0 |
0 |
5 |
3 |
3 |
-0,564 |
0 |
-0,141 |
-0,454 |
0 |
0 |
6 |
1 |
1 |
0,07 |
0 |
-0,114 |
0,139 |
0 |
0 |
6 |
1 |
2 |
0,348 |
0 |
-0,569 |
0,693 |
0 |
0 |
6 |
1 |
3 |
0,381 |
0 |
-0,141 |
0,758 |
0 |
0 |
6 |
2 |
1 |
0,011 |
0 |
0,096 |
0,022 |
0 |
0 |
6 |
2 |
2 |
0,055 |
0 |
0,48 |
0,109 |
0 |
0 |
6 |
2 |
3 |
0,014 |
0 |
0,886 |
0,027 |
0 |
0 |
6 |
3 |
1 |
-0,048 |
0 |
0 |
-0,095 |
0 |
0 |
6 |
3 |
2 |
-0,239 |
0 |
-2,22e-016 |
-0,476 |
0 |
0 |
6 |
3 |
3 |
-0,354 |
0 |
-2,22e-016 |
-0,704 |
0 |
0 |
7 |
1 |
1 |
-0,423 |
0 |
0 |
-2,552e-019 |
0 |
0 |
7 |
1 |
2 |
-2,116 |
0 |
0 |
-1,276e-018 |
0 |
0 |
7 |
1 |
3 |
-2,118 |
0 |
0 |
2,707e-017 |
0 |
0 |
7 |
2 |
1 |
-0,423 |
0 |
0 |
-2,552e-019 |
0 |
0 |
7 |
2 |
2 |
-2,116 |
0 |
0 |
-1,276e-018 |
0 |
0 |
7 |
2 |
3 |
-2,118 |
0 |
0 |
2,707e-017 |
0 |
0 |
7 |
3 |
1 |
-0,423 |
0 |
0 |
-2,552e-019 |
0 |
0 |
7 |
3 |
2 |
-2,116 |
0 |
0 |
-1,276e-018 |
0 |
0 |
7 |
3 |
3 |
-2,118 |
0 |
0 |
2,707e-017 |
0 |
0 |
8 |
1 |
1 |
-0,425 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
2 |
-2,125 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
1 |
3 |
-2,126 |
0 |
-1,11e-016 |
2,776e-017 |
0 |
0 |
8 |
2 |
1 |
-0,425 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
2 |
2 |
-2,125 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
2 |
3 |
-2,126 |
0 |
-5,551e-017 |
2,776e-017 |
0 |
0 |
8 |
3 |
1 |
-0,425 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
3 |
2 |
-2,125 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
8 |
3 |
3 |
-2,126 |
0 |
0 |
2,776e-017 |
0 |
0 |
9 |
1 |
1 |
0,359 |
0 |
0 |
-9,978e-019 |
0 |
0 |
9 |
1 |
2 |
1,795 |
0 |
0 |
-4,989e-018 |
0 |
0 |
9 |
1 |
3 |
1,8 |
0 |
0 |
9,115e-019 |
0 |
0 |
9 |
2 |
1 |
0,359 |
0 |
-2,024e-019 |
-4,989e-019 |
0 |
0 |
9 |
2 |
2 |
1,795 |
0 |
-1,012e-018 |
-2,495e-018 |
0 |
0 |
9 |
2 |
3 |
1,8 |
0 |
1,906e-017 |
4,558e-019 |
0 |
0 |
9 |
3 |
1 |
0,359 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
3 |
2 |
1,795 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
9 |
3 |
3 |
1,8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Таблица 6 Расчетные нагрузки
Выборка усилий и напряжений Единицы измерений: Т, м. |
||||||||
Наименование |
Максимальные значения |
Минимальные значения |
||||||
|
Значение |
Номер эл-та |
Номер сечен. |
Номер загруж. |
Значение |
Номер эл-та |
Номер сечен. |
Номер загруж. |
N |
1,8 |
9 |
1 |
3 |
-2,126 |
8 |
1 |
3 |
Mk |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
My |
0,886 |
6 |
2 |
3 |
-0,968 |
1 |
3 |
3 |
Qz |
0,758 |
6 |
1 |
3 |
-0,704 |
6 |
3 |
3 |
Mz |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Qy |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
Рисунок 5 – Эпюра продольных сил от постоянной нагрузки.
Рисунок 6 – Эпюра изгибающих моментов от постоянной нагрузки.
Рисунок 7 – Первый вариант снеговой нагрузки.
Рисунок 8 – Эпюра продольных сил.
Рисунок 9 – Эпюра изгибающих моментов.
Рисунок 10 – Второй вариант снеговой нагрузки.
Рисунок 11 – Эпюра продольных сил.
Рисунок 12 – Эпюра изгибающих моментов.