Проверка устойчивости плоской формы деформирования.

Закругленную часть полурамы, не имеющую закреплений на участке от опоры до места примыкания кровли, необходимо проверить на устойчивость из плоскости системы по формуле 33 СНиП 2-25-80*.

,

где F_бр – площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке l_p;

W_бр – максимальный момент сопротивления брутто на рассматриваемом участке l_p;

n=2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования;

j - коэффициент продольного изгиба определяемый по формуле (8) СНиП 2-25-80*,для гибкости участка элемента расчетной длиной l_p из плоскости деформирования;

j_м – коэффициент, определяемый по формуле (23)

j_м= ,

где l_p – расстояние между опорными сечениями элемента

b – ширина поперечного сечения;

h – максимальная высота поперечного сечения на участке l_p;

k_ф=1,13 – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_p, определяемый по таблице 2 прил. 4 СНиП 2-25-80*.

j_м=140 =1,4

Длина нераскрепленного участка рамы 18+377=395см.

Гибкость

97,63 =120;

l₀ – расчетная длина, равная длине их внешних подкрепленных кромок b <130^о [п.6.29 СНиП 2-25-80*.]

В качестве расчетной нормальной силы принимаем силу N₂ , действующую примерно в середине длины расчетного участка.

Сечение ригеля рамы в месте наибольшего положительного момента принимаем из 24 досок: высота сечения h₂=384мм; площадь F=14×38,4=538см²; момент сопротивления W=3440см³.

Эксцентриситет приложения нормальной силы относительно центра тяжести сечения (см. рис.)

e₂=0,5h₂-h₀=0,5×38,4-22=-2,8см

Дополнительный отрицательный момент

M_N=N₅e₂=3152×0,028=88кгс×м

Расчетный изгибающий момент в сечении 5

М=М₅-М_N=2439-88=2351 кгс×м

Расчетная гибкость при несимметричном нагружении

Коэффициент

Напряжение

Здесь 150-расчетное сопротивление изгибу R_c в кгс/см² клееных элементов при ширине сечения ³14см и высоте до 50см.

Конструкция и расчет узлов рамы.

Расчёт конькового узла.

Максимальные усилия N =(4011-577×8,72)0,242+2918×0,97=2583,5кгс (сжатие) (постоянная + снег)

Q =(4011-577×8,72)0,97-2918×0,242=-1696кгс (снег слева)

Рассчитываем лобовой упор на смятие силой N :

Смятие происходит под углом a=14° к направлению волокон.

Расчётное сопротивление смятию под углом к волокнам (формула 2, СНиП 2-25-80*):

Торцы клееных блоков ригеля в узле соединяем впритык не по всей высоте, а со срезом крайних досок по 50 мм. Для большей подвижности узла и предотвращения откола крайних волокон при повороте элементов шарнирного узла.

Поперечное сечение стыка 34,5х14

F_см =

Коньковый узел решён с применением накладок толщиной 25мм и нагелей диаметром 16мм из стеклопластика АГ-4С.

Определяем количество нагелей, воспринимающих силу Q =1696кгс при угле смятия древесины a = 90°-14°=76°

Коэффициент смятия , (табл.19 СНиП 2-25-80*.)

Несущая способность нагеля на один шов сплачивания:

Число нагелей:

,( формула 55, СНиП 2-25-80*).

где n_ш – количество швов сплачивания.

Т – минимальная несущая способность нагеля.

Принимаем 5 нагеля диаметром 16мм из стеклопластика АГ-4С

Расстояние между осями цилиндрических нагелей вдоль волокон древесины - S₁ = 6d=96; поперек волокон - S₂ = 3,5d=56; от кромки элемента - S₃ = 3d=48. [п.5.18 СНиП 2-25-80*.]

Принимаем накладки сечением 960х170х25 на болтах d=16 мм.

Рис.6. Коньковый узел рамы.

Расчет опорного узла.

Максимальные усилия N =(4011-577×0)0,242+2918×0,97=3801,1кгс (сжатие) (постоянная + снег)

Q =(4011-577×0)0,97-2918×0,242=-3184,5кгс (снег слева)

Проверяем клеевые швы на скалывание по формуле 18 СниП 2-25-80*.

,

где Q – расчетная поперечная сила;

S_бр – статический момент брутто сдвигаемой части поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

I_бр – момент инерции брутто поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси;

b_расч – расчетная ширина сечения элемента;

h_п – ширина паты за вычетом срезки 11,2 см.

R_ск – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе. (табл.3 СНиП 2-25-80*).

R_ск=15 кгс/см²

m_сл =1,1 - коэффициент условий работы для сжато-изгибаемых элементов, зависит от толщины слоев, табл. 8. СНиП II-25-80*.

Проверяем древесину на смятие в месте упора стойки рамы на фундамент. Расчет сечения на смятие вдоль волокон следует производить по формуле:

;

для сжато-изгибаемых и сжатых клееных элементов в зависимости от толщины слоев значения расчетных сопротивлений изгибу, скалыванию и сжатию вдоль волокон следует умножать на m_сл (табл.8 СниП);

s_см=3801,1/46,6×14=5,47<150×1,1=165

Высота вертикальной стенки башмака из условия смятия древесины поперек волокон

Принимаем h_б = 20 см.

Для определения толщины этой стенки из условий изгиба ее как пластинки с частичным защемлением на опорах с учетом развития пластических деформаций при изгибе сначала находим момент

Требуемый момент сопротивления

Тогда толщина пластинки

см.

Принимаем d = 10мм.

Расчёт анкерного болта.

Расчет согласно п.11.6. СниП II-23-81*.

Крепление траверсы башмака к фундаменту предусматриваем двумя болтами класса 4.6, d=20мм, работающими на срез.

R_bs=1500 кгс/см² – расчетное сопротивление срезу (табл.58*);

А=3,14 см² – площадь болта (табл.62*)

Напряжения анкерного болта на срез

Под гайки болтов следует устанавливать круглые шайбы по ГОСТ 11371-78*(п12.18*,СниП II-23-81*)

g_с – коэффициент условий работы

g_b - коэффициент условий работы соединения по табл.35*.

Расчёт нагельных болтов.

Определение равнодействующей поперечной и продольной сил в стойке

Расчетную несущую способность цилиндрических нагелей при направлении передаваемого нагелем усилия под углом к волокнам следует определять согласно п.5.13 с умножением на величину при расчете нагеля на изгиб (п.5.14.)

Несущая способность нагеля на один шов сплачивания:

с – толщина средних элементов;

d – диаметр нагеля.

Число нагелей:

,( формула 55, СНиП 2-25-80*).

где n_ш – количество швов сплачивания.

Т – минимальная несущая способность нагеля.

N – расчетное усилие;

Принимаем 3 нагеля диаметром 24мм из стеклопластика АГ-4С

Рис.7. Опорный узел рамы.

1 – стойка рамы;

2 – опорный уголок 200х125х12 мм.

3 – стенка башмака 140х10 мм.

4 – болт d= 16 мм.

5 – анкерный болт d= 24 мм.

6 – железобетонный фундамент;

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП II-25-80. Нормы проектирования. Деревянные конструк­ции. М.: Стройиздат. - 65 с.
2. СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия.
3. Карлсен Г.Г. и др. Конструкции из дерева и пластмасс. -М.: 1975. - 687 с.
4. Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмасс. -М.: Высш. Школа, 1990. - 287 с., ил.
5. Шишкин. В.Е. Деревянные конструкции. . М.: Стройиздат.
6. Пособие по проектированию деревянных конструкций (к СНиП II-25-80) . М.: Стройиздат, 1986. – 216 с.