Согласно о бразцу

Введение
1. Конструктивная схема здания
1.1. Деревянная ферма
1.2. Определение шага рам
1.3. Связи
2. Конструирование и расчет настила
2.1. Расчет настила на первое сочетание нагрузок
2.1.1 Расчетная схема (собственный вес + вес снега)
2.1.2 Расчет по прочности
2.1.3 Расчет на жесткость
2.2 Расчет на второе сочетание нагрузок.
2.2.1Расчетная схема( собственный вес + вес сосредоточенного груза)
2.2.2 Расчет по прочности
2.2.3 Расчет на жесткость
3. Конструирование и расчет стропил
3.1 Расчетная схема стропил
3.2 Расчет по прочности
3.3 Расчет на жесткость
4. Расчет и конструирование прогона
4.1 Сбор нагрузок
4.2 Расчет на прочность
4.3 Расчет на жесткость:
4.4 Расчет гвоздевого забоя
5. Расчет и конструирование фермы
5.1. Определение нагрузок на ферму
5.2 Определение усилий в стержнях фермы
5.3 Определение размеров поперечных сечений стержней фермы
5.3.1 Подбор поперечного сечения нижнего пояса
5.3.2 Подбор поперечного сечения верхнего пояса
5.3.3 Подбор поперечного сечения раскосов
5.3.4 Подбор поперечного сечения стоек
5.4 Расчет и конструирование узлов фермы
5.4.1. Опорный узел на натяжных хомутах
5.4.2. Узел примыкания раскоса Р1 к верхнему поясу фермы
5.4.3. Коньковый узел фермы
5.4.4. Стык верхнего пояса
5.4.5. Центральный узел нижнего пояса
Литература

Принимаем размеры поперечного сечения верхнего пояса 200x200 мм.
5.3.3 Подбор поперечного сечения раскосов
Каждый раскос рассчитывается индивидуально на усилие, которое в нем действует и может иметь свое поперечное сечение. Тип сечения - брус.
Раскосы по длине не имеют ослаблений в виде врубки, поэтому основной формулой для подбора поперечного сечения является условие устойчивости:
Раскос Р1
где Np -усилие, возникающее в стержне раскоса P1 (Np = 2944 кг);
Анттр - площадь поперечного сечения стержня раскоса Р1;
Rc - расчетное сопротивление древесины сжатию (Rс = 160 кг/см2);
mв - коэффициент, зависящие от условий эксплуатации конструкции,
φ - коэффициент продольного изгиба, принимаемый в пределах 0,5-0,7 (φ=0,6).
Ширина сечения верхнего, нижнего пояса и раскоса равны bвп = bнп = bр = 200 мм. Требуемое значение высоты раскоса находим:
С учетом сортамента принимаем сечение стержней раскоса Р1 равным 100x200 мм (А=200 см2).
Проверка на устойчивость:
Геометрическая и расчетная длины раскоса Р1 = 3560 мм в плоскости и из плоскости фермы:
lх=lу =356 [см]
Вычисляем радиусы инерции сечения:
rx =0,289*bвп =0,289*20 = 5.78[см]
ry = 0,289 * hвп = 0,289 * 10 = 2.89 [см]
Определяем гибкости стержней верхнего пояса в плоскости и из плоскости фермы λх и λу :
где [λ]=120 - предельная гибкость для сжатого верхнего пояса и опорного раскоса (для промежуточных раскосов [λ]=150).
Т.к. максимальная гибкость превышает 70, то коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле:
Выполняем проверку устойчивости:
Условие устойчивости выполняется.
5.3.4 Подбор поперечного сечения стоек
Стойка С1
Nст - наибольшее растягивающее усилие.
Ry - расчетное сопротивление для стали С255.
По приложению 6 принимаем сечение стойки:
конструктивный min d=18мм; Аст по резбе= 1.708 см2
Данная стойка выполнена в виде растянутого тяжа. Для передачи усилия от растянутого тяжа на нижний пояс под гайку тяжа подкладывают шайбу, опирающуюся на подгаечный брус.
выбираю шайбу 100х100x10мм
В верхнем узле шайба аналогичная.
При выборе размера подгечного бруса должно выполняться условие:
Ашфакт ≥Ашmр =76≥4,58[кгсм2]
Стойка С2
Nст - наибольшее растягивающее усилие.
Ry - расчетное сопротивление для стали С255.
По приложению 6 принимаем сечение стойки:
конструктивный min d=18мм; Аст по резбе= 1,708 см2
Данная стойка выполнена в виде растянутого тяжа. Для передачи усилия от растянутого тяжа на нижний пояс под гайку тяжа подкладывают шайбу, опирающуюся на подгаечный брус.
выбираю шайбу 100х100x10мм
В верхнем узле шайба аналогичная.
При выборе размера подгаечного бруса должно выполняться условие:
Ашфакт ≥Ашmр =76≥49,28[кгсм2]
5.4 Расчет и конструирование узлов фермы
5.4.1. Опорный узел на натяжных хомутах
1. Проверка на смятие опорного вкладыша по плоскости примыкания опорного раскоса
Опорный раскос примыкает к нижнему поясу под углом 27°.
σсм27 ≤ Rсм27 = 26,36 кг/см2 ≤ 106.7256 кг/см2
Np - сжимающее усилие в верхнем примыкающем элементе
Асм - площадь площадки смятия
Условие прочности на смятие выполняется.
2.Расчет тяжей
Определим диаметр тяжа
Nт -усилия возникающие в одном тяже
Ант - площадь сечения одного тяжа в месте нарезки
Ry - расчетное сопротивление стали тяжа растяжению (Ry=1700кг/cм2)
γс - коэффициент, учитывающий условия работы тяжей
Выбираем тяжи d=18м; Ант по резбе =1,708 см2
3. Определение количества двухсрезных нагелей для прикрепления накладок к нижнему поясу
Принимаем dн=30мм
Толщина накладок а = 6dнaг = 6·3= 18см берем а=200мм
Несущая способность одного нагеля определяется min значением, из следующих формул:
Ta=80·a·dн=80*20*3 =4800 кг,
Tc=50·c·dн=50 ·20·3=3000 кг,
Tu=180 ·dн2+2a2=180·32+2 ·20 2=2420кг,
но не более
Tu=250 ·dн2=250 ·32=2250кг
Несущая способность одного нагеля - 2250 кг
а - толщина крайнего элемента (толщина накладки 1шт)
с - толщина среднего элемента (ширина нижнего пояса)
dн - диаметр нагеля
Т - несущая способность нагеля на один срез
4. Расчет опорного швеллера
Швеллер работает на изгиб в горизонтальной плоскости. Его прочность проверяют по формуле:
Учитывая то, что высота швеллера должна быть на 60-80 мм больше высоты нижнего пояса из условия размещения отверстий для пропуска тяжей. Примем h=40см
Принимаем швеллер №22 Wy=192 см3
Условие прочности выполняется принимаем швеллер № 22.
5. Проверка накладок на смятие
Асм=а*hнп= 20*30=600 см2
Асм - площадь участка опирания накладки на торцевые уголки
Nнп - усилия в нижнем поясе
Rcм - расчетное сопротивление древесины смятию (Rcм=140кг/cм2)
Условие прочности выполняется.
6. Подбор уголков в торцах накладок
Эти уголки служат для передачи усилий тяжей на накладки нижнего пояса. Они работают на изгиб и рассчитываются по формуле:
e = dt /2 + 1cм = 2,2/2 + 1 = 2,1≈ 2,5см
е -расстояние от кромки накладки до оси тяжа =2,5см
Принимаем равнополочный уголок 63х5 для которого
I=6,13 см4,Zo=1,74cм
W - момент сопротивления уголка
I - момент инерции уголка
В -ширина полки уголка
zо - центральная ось уголка
7. Определение размеров подферменного бруса
Nоnop= 4(G+P)=4(1054,2+1872,5) = 11706,8 кг
Условие выполняется.
5.4.2. Узел примыкания раскоса Р1 к верхнему поясу фермы
Глубину врубки раскоса в верхний пояс определим по формуле:
- назначаем глубину врубки раскоса в верхний пояс
- проводим проверку на смятие верхнего пояса
а) определим площадь площадки смятия
Раскос Р1 примыкает к верхнему поясу под углом 44°
b - ширина бруса
Np - усилие в примыкающем раскосе
Асм - площадь смятия
Условие прочности по смятию выполняется.
б) задаемся длиной площадки скалывания из условий:
lск≥1,5*hвп=1,5*20 =30
lск≥10*hвр=10*5=50см
Из конструктивных соображений принимаем lск=50см
Определяем среднее расчетное сопротивление древесины скалыванию
е=0.5·hвп=0.5·20=10см
е - эксцентриситет
Rскср - среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию
Rск - расчетное сопротивление древесины скалыванию
в) выполняем проверку прочности лобовой врубки по скалыванию
Условие прочности по скалыванию выполняется.
г) производим расчет болта
Расстягивающее усилие в болте определяем по формуле
Nб=Np·tg(60-α)=2944·tg(60-44)=844,18
Требуемая площадь поперечного сечения болта, ослабленного резьбой определяется по формуле:
Rbt - расчетное сопротивление стали болта растяжению (для болтов класса 4,6 Rbt=1700кг/см2
Выбираем диаметр болта по приложению 6[1].
d=14мм, Ант по резьбе = 1.02 см2
5.4.3. Коньковый узел фермы
Сжатые верхние пояса фермы сопрягаются непосредственным упором друг в друга. Жесткость узла обеспечивается двумя накладками толщиной 100мм, прикрепленными четырьмя болтами. Примем болты d=20мм.
Ширина пластины определяется формулой:
b≥3hn= 3·20= 60см
Конструктивное решение узла смотреть на схеме.
5.4.4. Стык верхнего пояса
Устанавливается, учитывая следующее:
1. После устройства стыка каждый элемент должен иметь длину меньше 6,5м
2. Чем меньше стыков, тем лучше
3. Стык не должен мешать работе промежуточных узлов пояса.
В данном проекте стык обеспечивается аналогично стыку в нижнем поясе, но крепеж с каждой стороны обеспечивается 4 болтами. Стык конструируется между 1 и 2 стойкой. Длина накладок принимается не менее трех высот соединяемых брусьев.
5.4.5. Центральный узел нижнего пояса
Центральный узел нижнего пояса совместим со стыком нижнего пояса. Сжатые раскосы упираются в подушку, плотно врезенную в нижний пояс на глубину 5 см. Раскосы удерживаются от смещения штырями из круглой стали, вставляемыми в просверленные для этой цели отверстия в торцах раскосов и в подушке. Подушку скрепляем с нижним поясом двумя стяжными болтами, по одному, с каждой стороны стыка. Стык нижнего растянутого пояса конструируем с парными накладками на нагелях из круглой стали. Под гайки тяжа в этом узле подкладываем жесткую листовую шайбу.
Принимаем dн=3.5мм
Толщина накладок а = 6dнaг= 6·3.5= 21см берем а=220мм
Несущая способность одного нагеля определяется min значением, из следующих формул:
Ta=80·a·dн=80 ·22·3.5=6160 кг,
Tc=50·c·dн=50 ·20·3.5=3500 кг,
Tu=180·dн2+2a2=180·3.52+2 ·222=3173кг,
но не более
Tu=250·dн2=250·3.52=3062.5кг
Несущая способность одного нагеля - 3100 кг
а - толщина крайнего элемента (толщина накладки 1шт)
с - толщина среднего элемента (ширина нижнего пояса)
dн - диаметр нагеля
Т - несущая способность нагеля на один срез
Литература
1. Агафонов С.А. Курс лекций по деревянным конструкциям.
2. Методическое пособие.
3. Конструкции из дерева и пластмасс. Под ред. Г.Г.Карлсена. М.: Стройиздат, 1986.-543 с.
4. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции.-М.:Стройиздат, 1983.-31 с.
5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия.-М.:Стройиздат,1987.-36 с.
Спецификация древесины на ферму № поз Наименование Сечение, мм Длина 1 элемента мм Число элементов Сумма длин V древ.,куб. м 1 элемента Всех 1 Нижний пояс 200 300 4600 3 13800 0,276 0,828 2 Верхний пояс 200 200 4740 2 9480 0,19 0,38 3 Верхний пояс 200 200 2370 2 4740 0,095 0,19 4 Раскос Р1 100 200 3560 2 7120 0,071 0,142 5 Подферменный брус 250 300 600 2 1200 0,045 0,09 6 Накладка 220 300 720 4 2880 0,05 0,2 7 Накладка 100 225 700 4 2800 0,02 0,08 8 Опорная подушка 600 2 1200 0,03 0,06 9 Накладка 100 2 200 0,01 0,02 10 Накладка опорного узла 200 300 1280 4 5120 0,08 0,32   Итого древесины на 1 ферму, куб. м 2,31
3
0.000
Х.ХХХ
13 200