Проверка сечения щита на жесткость

Определяем относительный прогиб щита от нормативной нагрузки по формуле:

,

где полная нормативная нагрузка (см. табл. 1);

модуль упругости фанеры из лиственницы вдоль волокон наружных слоёв в соответствии с табл. 6.13 и п. 6.2.3.3 [1];

0.7 – коэффициент, учитывающий снижение жесткости клеефанерного элемента (п. 8.4 [1]);

1/198 – предельный относительный прогиб для l_d = 5,92 м (табл. 19 [3]).

Запас жёсткости

Поскольку наименьший запас прочности (из всех расчетных условий) не превышает 15%, то сечение щита оставляем без изменений.

а)

б) в)

1. вкладыш;

2. стык фанерной обшивки на “ус”;

3. фанерная обшивка;

4. стыковочный брус;

5. продольное ребро.

Рисунок 1 – Клеефанерный щит:

а) план щита;

б) поперечный разрез шита;

в) расчетная схема верхней обшивки на монтажную нагрузку.

Расчёт и конструирование сегментной металлодеревянной фермы

Рассчитать сегментную металлодеревянную ферму пролетом L=16м с нижним поясом из стальных равнополочных уголков. Покрытием являются клеефанерные щиты шириной 1,25 м. Нагрузка от покрытия: нормативная G_k^пок=0,369 кН/м, расчетная G_d^пок=0,427 кН/м. Снеговая нагрузка составляет S₀=0,5 кН/м². Фермы установлены с шагом B=6,0 м, порода древесины- сосна 2-го сорта. Класс условий эксплуатации-1, класс ответственности здания – III.

Конструктивная схема фермы

Принимаем сегментную металлодеревянную ферму с разрезным верхним поясом из дощатоклееных блоков. Геометрические размеры фермы представлены на рис.2. Расчетный пролет фермы l=16 м. Расчетная высота фермы h_max=l/6=16/6=2,67м. Решетка фермы треугольная. Радиус оси верхнего пояса:

Длина дуги верхнего пояса ,

где 2j – центральный угол,

откуда , .

В соответствии с заданной схемой фермы длину верхнего пояса разбиваем на четыре равных панелей, а нижний пояс – на три. Длина панели верхнего пояса , нижнего пояса - .

Линейные размеры элементов фермы определяем без учета строительного подъема по таблице V3.1 приложения У [4].

а) - постоянная нагрузка по всему пролёту;

б) – снеговая нагрузка по всему пролету, по первому варианту распределения ( );

в) - снеговая нагрузка по всему пролету, распределенная по закону треугольника;

г) - снеговая нагрузка на одной половине пролета, распределенная по закону треугольника;

Рисунок 2.1 - Геометрическая схема сегментной фермы и возможные варианты нагружения

2.2 Статический расчет

Нагрузка от покрытия на 1 м²:

;

.

Нагрузка от собственного веса фермы определяется по формуле:

,

где – коэффициент собственной массы для металлодеревянной фермы, таблица 47 [5];

– эквивалентная равномерно распределённая снеговая нагрузка для первого варианта загружения;

здесь – нормативное значение веса снегового покрытия на 1 м² поверхности земли;

и – коэффициенты перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие по первому варианту нагружения соответственно в узлах 3 и 1 (схема б, рисунок 2.1).

Для первого варианта нагружения (схема б, рисунок 2.1) ,

где – угол покрытия, град.

В узле 3 при ;

в узле 1 при – .

Постоянная нагрузка от покрытия на 1 м² горизонтальной проекции с учетом коэффициента и массы фермы равна:

нормативная ;

расчетная ,

где – коэффициент надежности по нагрузке для деревянных конструкций согласно таблице 1 [2].

Для второго варианта нагружения (схема в, рисунок 2.1) .

В узле 3 при ;

в узле 1 при – .

Интенсивность снеговой нормативной нагрузки для первого варианта нагружения равна :

– в узле 3 ;

– в узле 1 .

Интенсивность снеговой нормативной нагрузки для второго варианта нагружения (по треугольнику)

в узле 1

Погонная расчетная нагрузка на ферму:

постоянная ;

интенсивность снеговой нагрузки .

Для первого варианта нагружения:

– в узле 3 ;

– в узле 1 .

Для второго варианта нагружения (по треугольнику):

в узле 1 ;

в узле 2 ,

где – коэффициент надежности по нагрузке для снеговой нагрузки при , (п. 5.7 [2]);

– коэффициент для определения координаты узла 2 (таблица V3.1, приложение V [4]).

Для определения расчетных усилий в элементах сегментных ферм рассматриваются следующие сочетания постоянных и временных нагру­зок на горизонтальную проекцию:

– постоянная и временная снеговая по всему пролету - для определения усилий в поясах;

– постоянная нагрузка по всему пролету и временная снеговая нагрузка на половине пролета - для определения усилий в элементах решетки.

Поскольку ветровая нагрузка разгружает ферму, в расчет ее не учитывают.

В расчете сегментных ферм рассматривают 3 варианта нагружения снеговой нагрузкой (рисунок 2.1):

– распределенная по всему пролету по первому варианту – схема б;

– распределенная по закону треугольника по всему пролёту – схема в;

– распределенная по закону треугольника на одной половине про­лета – схема г.

Определяем усилия в элементах фермы от постоянной и временной нагрузок по таблицам приложения V [4] (от погонной нагрузки).

Полученные усилия сводим в таблицу 2.1.

Конструктивный расчет

При проектировании условимся, что для изготовления деревянных элементов сегментной фермы будет использована древесина сосны по СТБ 1713-2007, а для изготовления металлических элементов, за исключением указанных особо, – сталь класса С245 по ГОСТ 27772-88.