Статический расчет

По расчетной схеме панель представляет собой шарнирно-опорную балку, загруженную равномерно распределенной нагрузкой q_расч=1,232кн/м

1.4. Проверка плиты на прочность.

Максимальный изгибающий момент:

.

Выражение, позволяющее определить напряжения в растянутой обшивке и выполнить ее проверку на прочность:

где М– расчетный изгибающий моментМ = 1,728 кН∙ м

R_ф.р– расчетное сопротивление фанеры растяжениюR_ф.р = 14МПа м;

m_ф – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления в стыках фанерной обшивки, принимаемый равным при усовом соединении или с двухсторонними накладками m_ф = 0,6.

Напряжение в продольных ребрах, работающих на изгиб:

.

Не до напряжение составит:

В соответствии с п. 6.29 СНиП II-25-80, проверка скалывающих напряжений по клеевому слою между шпонами фанерной обшивки в зоне приклейки продольных ребер каркаса производится по формуле:

.

где Q– расчетная поперечная сила;

S_ф.пр– статический момент сдвигаемой части приведенного сечения относительно нейтральной оси;

R_ф.ск – расчетное сопротивление скалыванию древесины вдоль волокон, определяемое по табл. 6 СП 64.13330.2011

J_ф.пр– момент инерции приведенный к фанере

b_расч – расчетная ширина сечения, которую следует принимать равной суммарной ширине ребер каркаса.

Поперечная сила панели равна ее опорным реакциям

.

Приведенный статический момент фанерной обшивки относительно нейтральной оси х – х:

.

Расчетная ширина клеевого соединения:

.

Касательные напряжения:

.

Проверка прочности по всем пунктам удовлетворена.

1.5. Проверка плиты по деформациям

Проверка панели на прогиб.

Наибольший прогиб клеефанерной панели определяется по формуле:

Где f₀ –прогиб без учета влияния сдвигающих усилий

где l_p– расчетный пролет панели;

k– коэффициент учитывающий влияние переменности высоты сечения принимаемый равным 1 для панели постоянного сечения;

с– коэффициент учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы и принимаемый по (1табл.Е 3)с = 15,4 + 3,8 ∙ β = 19,2; приβ = 1.

h – полная высота сечения панели

q^н – нормативная нагрузка на панель

где- предельный прогиб в панелях покрытий.

Запас по прочности составляет .

Конструирование и расчёт клеедощатой двускатной балки покрытия.

В качестве несущей конструкций покрытия принимаем двускатные клеедощатой балки прямоугольного сечения. Расчетный пролет балки I=16 м.Расстояние между балкамиs=6 м.Уклон кровлиi=tgа=0,1

В соответствии с рекомендуемым отношением высоты балки в сере­дине пролета hк величине перекрываемого пролета Lв пределах1/10 принимаем высоту балки., (поскольку размер 1,5 не подошел по нагрузкам)принимаем 1,7м;

Высота балки на опоре:мм

Поперечное сечение балки проектируем прямоугольным и составля­ем балку из досок толщиной 4 см с двухсторонней острожкой их по пластям на глубину 3 мм. Расчетная толщина досок δ =3,3 см. При этой толщине досок балку собираем из 49 слоев досок в се­редине пролета и 28 слоев досок в опорном сечении балки.

Наименьшая ширина балки прямоугольного сечения

принимаем по сортаменту после острожки кромок и повторной острожки боковых поверхностей склеенной балки =20см

Собственный вес балки определяем по формуле по норма­тивным нагрузкам при коэффициенте к=5

где—нормативная нагрузка покрытия в /м² плана.

Нагрузка на 1 пог. м балки:

нормативная

расчетная

Расстояние х от оси опоры двухскатной балки до наиболее напря­женного сечения　при работе на изгиб, принимая нагрузку на балку равномерно распределенной, определяется по формуле

Рис. 3 Расчетная схема главной бал­ки и поперечные сечения главной балки: а - на опоре; б - в середине пролета.

Расчетный изгибающий момент в опасном сечении х

кНм

Высота сечения двухскатной балки на расстоянии х = 4,5 м от опор

Требуемый момент сопротивления балки в опасном сечении по усло­вию прочности на изгиб

Напряжения изгиба

< 16 мПа

Расчетная поперечная сила на опорах

кН.

Напряжения скалывания находим по формуле

=0,6=0,620=12см

Момент инерции сечения балки в середине пролета

Коэффициент, учитывающий переменность сечения, по формуле

Относительный прогиб балки

Следовательно, принятое сечение балки удовлетворяет требованиям

несущей способности и жесткости.

Определяем требуемую площадь опорных подушек балки. Требуемая площадь смятия при R_см90=3 мПа= 0,3(расчетное сопротивление смятию поперек волокон в опорной плоскости конструкций)

кН. (опорная реакция балки)

Определяем требуемую площадь опорных подушек балки. Требуемая

площадь смятия при b=20см равна

Конструирование и расчёт дощатоклеенной колонны

Предварительный подбор сечения колонн

Задаемся гибкостью колонны =100. Предварительные размеры сечения колонны примем:

По сортаменту принимаем доски шириной 275 мм с учетом острожки принимаем b= 25см. Доски идут перпендикулярно оси у. Для изготовления колонн используем сосновые доски 2-го сорта толщиной 40 мм. После двухстороннего фрезерования (острожки) толщина досок составит δ =4 -2*0,3,5 = 3,3 смнам понадобиться 18 досок и фактическая высота сечения получается

Сбор нагрузок

Нагрузка от собственного веса колонны:

Р_С.К. = h * b * H *  = 0,594 * 0,25 * 8 * 500 = 520 кг = 5,2 кН

Вертикальные нагрузки, действующие на поперечную раму, можно свести в таблицу 2.

№	Наименование нагрузки	Норм. нагрузка. кН/м2	Коэф. надежн.	Расч. нагрузка кН/м2
1	Кровельная плитка KATEPAL 12.3кг/м3	0.123	1.05	0.129
2	Фанера ФБС	0.16	1.1	0.176
3	Продольные ребра каркаса	0.148	1.1	0.162
4	Поперечные ребра каркаса	0.019	1.1	0.021
5	Утеплитель - минеральная вата на основе базальтового волокна PAROC UNS37 γу =30 кг/м3 толщиной 120 мм	0.05	1.2	0.055
6	Пароизоляция - паронепроницаемая антиконденсатная полимерная ткань FOLIAREX 110 г/м2	0.0011	1.2	0.0013
7	Собственный вес балок	0,45	1,1	0,495
8	Собственный вес колонн	5,2	1,1	5,75
	Итого постоянная нагрузка	6,15		6,76
9	Временная снеговая нагрузка	2,24		3,2
	Полная нагрузка:	8,39		9,96

По карте прил. 5 2 г. Уфа относится к IIветровому району и, значит нормативное значение ветрового давления принимаемw₀= 0.3кПа=0,3 кН/м². Для типа местности «С» находим значение коэффициента к = 0,4.

По приложению 4 2 определяем аэродинамический коэффициент для наветренной и подветренной стороны здания:

• для наветренной С_е= +0,8

• для подветренной при и припринимаем С_е3= - 0,5.

Коэффициент надежности для ветровой нагрузки определяем по п. 6.11 2.. Расчетные значения погонной ветровой нагрузки для активного и пассивного давления:

W⁺= 0,34 * 0,44 * 0,8 * 1,4 * 5 = 0,84 (кН/м)

W^-= 0,34 * 0,44 * (-0,5) * 1,4 * 5 = - 0,52 (кН/м)

Ветровая нагрузка, передаваемая от покрытия, расположенного вне колонны:

W⁺=w⁺*h_оп= 0,84 * 0,9 =0,76 (кН)

W^-=w^-*h_оп= 0,52 * 0,9 = 0,47 (кН)

Определение расчетных усилий.

Рама один раз статически неопределимая система. За неизвестное принимаем продольное усилие «Х» в ригеле, которое определяем для каждого вида загружения отдельно:

• от ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля

Х_w= 0,5 * (W⁺-W^-) = 0,5 * (0,76– 0,47) = 0,15кН

• от ветровой нагрузки на стены:

Изгибающие моменты в заделке стоек:

Продольные силы в заделке стоек:

Таким образом, расчетные усилия для расчета колонны составят: М = 21.91 кНм и N= 208.7 кН

Расчет колонны на прочность в плоскости рамы.

Расчетная длина колонны в плоскости рамы

l₀= 2,2 * Н = 2,2 *8=15.4 м

Площадь сечения колонны

F_НТ=F_бр=h_к *b_к= 0,594 * 0,25 = 0,15 м²

Момент сопротивления прямоугольного сечения

Гибкость колонны в плоскости рамы

, следовательно коэффициент продольного изгиба определяем по формуле (8) 1:

Для сосновой древесины первого сорта и при принятых размерах поперечного сечения по табл. 3 1 находим расчетное сопротивление сжатию R_c= 16 Мпа. По п. 3.2. 1 находим коэффициенты условий работы:m_н = 1,2;m_= 1. Окончательное значение расчетного сопротивления составит:

R_с= 16 * 1,2 * 1 = 19,2 мПа

Найдем значение коэффициента :

Найдем значение изгибающего момента от действия поперечных и продольных нагрузок

Найдем нормальные напряжения и сравним их с расчетным сопротивлением

,

т.е. прочность обеспечена с большим запасом прочности. Однако, оставляем ранее принятые размеры поперечного сечения, исходя из необходимости ограничения гибкости.