- •Министерство образования и науки российской федерации
- •Ломаноклееная и гнутоклееная трехшарнирные рамы
- •Содержание
- •Введение
- •Общие сведения
- •Рекомендации по расчетам
- •1.2. Конструирование покрытий по рамам
- •2. Пример расчета ломаноклееной трехшарнирной рамы
- •2.1. Исходные данные
- •2.2. Определение геометрических характеристик. Сбор нагрузок
- •2.3. Статический расчет ломаноклееной рамы вручную
- •2.4. Статический расчет ломаноклееной рамы в пк «Лира»
- •2) Формирование снегового загружения на две полурамы
- •3) Формирование снегового загружения на левую и правую полурамы.
- •2.5. Подбор сечений ломаноклееной рамы
- •2.5.1. Проверка напряжений при сжатии и изгибе
- •2.5.2. Геометрические характеристики сечений
- •2.5.3. Проверка устойчивости плоской формы деформирования полурамы
- •2.6. Пример расчета опорного узла
- •2.7. Пример расчета конькового узла
- •2.8. Пример расчета карнизного узла
- •3. Пример расчета гнутоклееной трехшарнирной рамы
- •3.1. Исходные данные
- •3.2. Определение геометрических характеристик. Сбор нагрузок
- •Статический расчет гнутоклееной рамы вручную
- •3.4. Пример расчета гнутоклееной рамы в пк «Лира»
- •1) Формирование загружения от собственного веса и веса кровли.
- •2) Формирование снегового загружения на две полурамы.
- •3) Формирование снегового загружения на левую и правую полурамы.
- •3.5. Подбор сечений гнутоклееной рамы
- •3.5.1. Проверка напряжений при сжатии и изгибе
- •3.5.2. Геометрические характеристики сечений
- •3.5.3. Проверка устойчивости плоской формы деформирования полурамы
- •3.6. Пример расчета опорного узла гнутоклееной рамы
- •3.7. Пример расчета конькового узла гнутоклееной рамы
- •Литература
- •Приложение №1
- •Расчетные сопротивления r древесины сосны и ели
- •Условия эксплуатации конструкций
- •1.3.1. Коэффициент, учитывающий породу древесины, mп
- •1.3.2. Коэффициент учета влажности среды mв
- •Вертикальные прогибы элементов конструкций и нагрузки, от которых следует определять прогибы (выборка из табл. 19 сНиП 2.01.07-85*)
- •Сортамент пиломатериалов хвойных пород по гост 2445-80*
- •Припуски на механическую обработку слоев по ширине склеенных элементов и конструкций
- •Расход клея на 1 м3 деревянных конструкций, кг/ м3
- •Болты и тяжи
- •Предельная гибкость элементов деревянных конструкций
- •Нагельные соединения деревянных конструкций
- •Коэффициент угла смятия
- •К расчету изгибающих моментов в элементах верхнего пояса фермы
- •Геометрические характеристики поперечного сечения одной волны листов стеклопластика
- •Учет ответственности зданий и сооружений
Введение
С развитием современных технологий в изготовлении клееных конструкций все чаще используются схемы рамного типа, в том числе значительных пролетов.
В настоящем пособии рассмотрены две наиболее применяемые – ломаноклееные и гнутые рамы, которые входят в курсовой проект по предмету «Конструкции из дерева и пластмасс» и используются в дипломном проектировании по направлению «Строительство».
Активное использование современных информационных технологий в учебном процессе, особенно, в трудозатратных разделах, позволяет более качественно решать главные задачи, в данном случае, по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс». Поэтому в пособии наряду с традиционными методами статического расчета рам приведены пошаговые последовательности реализации задачи в ПК «Лира-САПР». Это позволит не только быстрее и точнее выполнять расчеты и чертежи, но и сравнить с результатами, полученными традиционным ручным счетом.
В приложении приведены необходимые справочные данные и пример выполнения графической части по обеим схемам.
Общие сведения
Рекомендации по расчетам
Расчет деревянных рам производится в том же порядке, что и арки с учетом формы этих конструкций.
Нагрузки на раму в большинстве случаев являются равномерно-распределенными, линейными с учетом шага рам B.
Снеговая нагрузка S может располагаться по всему пролету и по полупролетам рам (как в треугольных арках).
Рис. 1.1. Распределение снеговой нагрузки в раме двускатной формы.
Ветровая нагрузка зависит от профиля, размеров здания.
а)
б)
Рис. 1.2. Ветровая нагрузка на рамы
Коэффициенты надежности для собственного веса настила – 1.1; утеплителя – 1.3; расчетная нагрузка с учетом коэффициента перегрузки; IV район – 240кг/м2. Нормативное значение снеговой нагрузки определяется путем умножения расчетного значения на коэффициент 0.7.
Геометрический расчет рамы заключается в определении длин элементов, координатных сечений и углов наклона. При кровле из профнастила , что соответствует углу наклона.
Расчетные оси трехшарнирных рам, имеющих переменное сечение, для упрощения расчета удобно принимать параллельными к их наружным кромкам и проходящими через центры их опорного и конькового узлов.
Радиус кривизны гнутых участков гнутоклееных рам рекомендуется принимать близким к наименее допустимому, равному 150, где- толщина склеиваемых досок. Увеличение радиуса нерационально, так как уменьшает объем помещения.
Геометрический расчет полурамы гнутоклееной рамы с углом наклона ригеля , радиусом выгибаr, с длиной прямых участков можно производить с использованием следующих параметров (Рис. 1.3):
–центральный угол оси выгиба
- угол наклона касательной оси середины выгиба к осям стойки и ригеля
Рис. 1.3. Ось карнизного узла гнутоклееной рамы
Определяются координаты характерных точек оси полурамы.
В ломаной раме сечение, проходящее через точку перелома оси полурамы, где располагается зубчатый шип, расчет следует производить по направлению биссектрисы угла этих осей . При этом расчетное сопротивление древесины смятию будет одинаковым в стойке и в ригеле.
Рис. 1.4. Ось карнизного узла ломаной рамы
Статический расчет трехшарнирных гнутоклееных и ломаных рам заключается в определении вертикальных (R) и горизонтальных (H) расчетных усилий в сечениях (M, N, Q) как в арках.
Расчетные изгибающие моменты от ветровой нагрузки в большинстве рам являются незначительными и не превышают 20% суммарных.
Продольные силы могут определятся только в четырех сечениях:
- в опорном N=R;
- в карнизном N=;
- в коньковом N=H;
- в середине ригеля.
Поперечные силы определяются только там, где они необходимы для расчета:
- В опорном узле Q=H;
- В коньковом узле Q=R-Sl/2, при двухстороннем снеге Q=0.
В каркасах трехшарнирных рам опорные реакции определяются так же, как и в безраскосных. Определение расчетных усилий в их сечениях начинается с определения продольных сил в подкосах Nр (Рис. 1.5.). Их можно определить из условия равенства нулю изгибающего момента в шарнирных креплениях стоек к ригелю. При этом продольную силу в подкосе вычисляют с учетом горизонтальной опорной реакции H, высоты стойки hст и расстояния «а» от карнизного узла до подкоса из выражения:
Рис. 1.5. Схема опирания ригеля в подкосных рамах
При определении изгибающего момента в стойке и ригеле условно ее заменяют двумя продольными силами , действующими в противоположных направлениях. Продольная сила во внутренних подкосах сжимающая, а в наружных – растягивающая. Продольные силы в стойках получаются соответственно или сжимающими, или растягивающими. Двойные подкосы рам работают только на сжатие и в них определяются только сжимающие продольные силы.
Полученные усилия в сечениях рамы сводят в таблицу и определяются расчетные сочетания нагрузок (РСН).
Ширина сечений рам принимается, как правило, одинаковой и не более 20 см, чтобы избежать необходимости стыкования досок по ширине.
Требуемая высота сечения определяется по формуле:
Эта формула вытекает из формулы Журавского:
Высоту сечения в пролетах гнутоклееной и ломаной рам определяют по максимальному изгибающему моменту. Продольную силу при этом пока не учитывают как незначительно влияющую на сечение с коэффициентом k=0.8, который и учитывает ее влияние.
Высота сечения принимается кратной толщине досок. Высоту конькового и опорного узлов следует принимать одинаковыми.
Проверка прочности производится на M и N, приложенных к геометрической оси этого сечения в половине его высоты. Эти усилия получаются путем переноса соответствующих усилий, определенных обычно относительно расчетной оси рамы на нейтральную ось сечения. Расстояние между этими сечениями – «e» (эксцентриситет) определяется в зависимости от высоты опорного и карнизного сечений из выражения:
При этом продольная сила N сохраняет свое значение, а изгибающий момент уменьшается до величины:
Проверка прочности производится по формулам:
Рис. 1.6. Схемы карнизных узлов: а) гнутой и б) ломаной рам