Согласно образцу

Оглавление
Введение
1. Конструктивная схема здания
1.1. Деревянная ферма
1.2. Определение шага рам
1.3. Связи
2. Конструирование и расчет настила
2.1. Сбор нагрузок
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 Сбор нагрузок
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 наферму
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. Узел примыкания раскоса Р1 к нижнему поясу фермы
5.4.7. Центральный узел нижнего пояса
Литература

Согласно образцу

1.3 Расчет на жесткостьРасчет по жесткости ведется на действие нормативных нагрузок по формуле:fадм - предельное значение прогиба (fадм =(с/150)*(1/ γn) =0,0061м) qn - нормативная погонная нагрузка от собственного веса; рn - нормативная погонная нагрузка от веса снега; 1 - шаг стропил рабочий пролет настила);Е - модуль нормальной упругости (E =105 кг/см2=109кг/м2);I - момент инерции;B=1 м - ширина балки настила Условие жесткости выполняется.2.2 Расчет на второе сочетание нагрузок.2.2.1Расчетная схема( собственный вес + вес сосредоточенного груза)Рис. 2.3. Расчетная схема (собственный вес + вес сосредоточенного груза)2.2.2 Расчет по прочностиРасчетный вес человека определяется по формуле:Рч= Рчн· γ= 100 · 1,2 = 120 [кг]где γ - коэффициент надежности по монтажной нагрузке. Рчн - нормативныйвес человека (Рчн=100 кг).При двух настилах, рабочем и защитном, сосредоточенный груз считают распределенном на ширину 0,5 м рабочего настила. Т.к. ширину балки настила мы принимали равной B=1 м, поэтому:Рчусл= 2Рч = 2*120 = 240 [кг]Мmах = 0,07*q*l2 + 0,21*Рчусл*l = 0,07*30.6*12 +0,21*240*1 = 52.54[кг-м]mв, mн - коэффициенты условий работы, учитывающий влажностный режим и зависящий от группы конструкций по условиям эксплуатации здания. В настоящем проекте mв = 1, mн=1,2.γn - коэффициент надежности по назначению ответственности здания, γn = 0,9Условие прочности не выполняется. Уменьшим шаг расстановки досок до 0,2м, тогда:Условие прочности выполняется.2.2.3 Расчет на жесткостьВ случае приложения нагрузки от собственного веса и веса ремонтного рабочего расчет на жесткость можно не проводить.Вывод: Принимаем доски рабочего настила толщиной ~ 25мм. Настил принят разреженным, т.е. в 1м поперечного разреза настила на 50% древесины приходится 50% пустоты.3. Конструирование и расчет стропилСтропила - основание для досок настила. Стропила уменьшают пролет досок настила и способствуют уменьшению толщины досок настила.Расчетная схема стропилины - это свободнолежащая однопролетная наклонная балка.рис 3.1 Эпюра моментов на стропильную ногу lоб=d = 3540 [мм]где d - длина панели фермыlоб- расчетный пролет балки (стропильной ноги)Угол наклона кровли к горизонту значителен – 29.5°, поэтому в расчетах мы им не пренебрегаем.3.1 Сбор нагрузокВ строительных конструкциях вводится понятие грузовой площади элемента. Грузовая площадь - это участок площади с которого нагрузка считается действующей только на рассчитываемый элемент. Ширина грузовой площади равна пролету настила c=1000мм.а) Определение нагрузки от собственного веса:q = g · c + gсн · γf = 30.6 · 1 +7.5 · 1,1 = 40.9 [кг/м]qn =gn·c + gсн =29,5·1+7.5 = 37 [кг/м]q(qn) - расчетная и нормативная погонные нагрузки от собственного веса на стропильную ногуgсн - собственный вес одного погонного метра стропильной ноги. Предположим, что стропильная нога - это брусок с размерами 100 х 150мм (приложение 5 [1]), тогда:gсн = 0,1 *·0,15 *500 =7.5 [кг/м]с - грузовая площадь на стропильную ногу (шаг стропил))б) Определение нагрузки от веса снега:р = p·c = 180·1=156.5 [кг/м]pn = pn · c* = 126 · 1 = 126 [кг/м]р(рn)-расчетная и нормативная нагрузки от веса снега на стропильную ногу с - грузовая площадь на стропильную ногу (шаг стропил))3.2 Расчет по прочностиИз условия прочности при работе на поперечный изгиб:Принимаем доски сечением 150x150мм по сортаменту (приложение 5 [1])где σи- изгибающее напряжение в балке настила; q - расчетная погонная нагрузка от собственного веса; р - расчетная погонная нагрузка от веса снега; 1 - расчетный пролет стропилы (шаг прогонов); Ммах - изгибающий момент в рассматриваемом сечении; Wтp - требуемый момент сопротивления бруска; W1 - момент сопротивления одной бруска;Rи - расчетное сопротивление древесины изгибу (Rи =130 кг/см2=1300000кг/м2); tн - толщина бруска стропилы (150мм = 0,15 м) ан - ширина бруска стропилы (100мм = 0,1 м)mв - коэффициент условий работы, учитывающий влажностный режим и зависящий от группы конструкций по условиям эксплуатации здания. В настоящем проекте mв = 1. γn - коэффициент надежности по назначению ответственности здания, γn = 0,9Условие прочности выполняется.3.3 Расчет на жесткостьРасчет по жесткости ведется на действие нормативных нагрузок по формуле:fадм - предельное значение прогиба (fадм=(1об/200)*(1/ γn) =0,0194м) qn - нормативная погонная нагрузка от собственного веса; рn - нормативная погонная нагрузка от веса снега; l - расчетный пролет стропилы (шаг прогонов); Е - модуль нормальной упругости (E =105 кг/см2=109кг/м2); I - момент инерции.Условие жесткости выполняется. Принимаем размеры поперечного сечения стропильной ноги 100 мм x 150мм.4. Расчет и конструирование прогонаПрогон выполняется из двух досок, поставленных на ребро и сшитых между собой гвоздями. Расчетная схема прогона - это многопролетная неразрезная балка.Рис. 4.1. Расчетная схема прогона4.1 Сбор нагрузока) Определение нагрузки от собственного веса:Собственный вес прогона на предварительном этапе можно принять 15-25 кг/м, выбираем gпp = 20кг/м.qn=gn*c + gсн =104,5*3,54+20 = 390 [кг/м]q = g*c + gсн*γf =113,4*3,54 + 20*1,1 = 423,4 [кг/м]gn - нормативная нагрузка от веса кровли и равна:gn=gn(кровли)+gn(стропила)=29,5+75=104,5 [кг/м2]g - расчетная нагрузка от веса кровли и равна:g=g(кровли) +g(стропила) =30,9+82,5=113,4 [кг/м2]γf — коэффициент надежности, γf = 1,1с - ширина грузовой площади, равна шагу прогонов d = 3,54 [м]б) Определение нагрузки от веса снега:рn = рn * с = 126 * 3,54 = 446 [кг/м]р = р*с = 156,5*3,54 =554 [кг/м]рn - нормативная нагрузка от веса снегар - расчетная нагрузка от веса снега4.2 Расчет на прочностьИз условия прочности при работе на поперечный изгиб:Принимаем 2 доски сечением 175х200мм по сортаменту (приложение 5 [1])где σи- изгибающее напряжение в прогоне; q - расчетная погонная нагрузка от собственного веса; р - расчетная погонная нагрузка от веса снега; l - расчетный пролет прогона (шаг ферм); Ммах - изгибающий момент в рассматриваемом сечении; Wтp - требуемый момент сопротивления прогона; Wl - момент сопротивления прогона;Rн - расчетное сопротивление древесины изгибу (Rн =130 кг/см2=1300000кг/м2); tн - толщина доски прогона (200мм = 0,2 м) ан - ширина доски прогона (175мм = 0,175 м)mв - коэффициент условий работы, учитывающий влажностный режим и зависящий от группы конструкций по условиям эксплуатации здания. В настоящем проекте mв = 1. γn - коэффициент надежности по назначению ответственности здания, γn = 0,9Условие прочности выполняется.4.3 Расчет на жесткостьРасчет по жесткости ведется на действие нормативных нагрузок по формуле:fадм - предельное значение прогиба (fадм =(lпр/200)*(l/γn) =0,016м) qn - нормативная погонная нагрузка от собственного веса; рn - нормативная погонная нагрузка от веса снега; l - расчетный пролет прогона (шаг ферм); Е - модуль нормальной упругости (Е =105 кг/см2=109кг/м2); I - момент инерции.Условие жесткости выполняется.Принимаем размеры поперечного сечения прогона, состоящего из двух досок, в сумме 350мм X 200мм.4.4 Расчет гвоздевого забояГвозди приняты d=5 мм, lгв=150 мм.Рис. 4.2. Схема гвоздевого забояаг = 0,21 *l -23*d = 0,21*4,6-23*0,005 = 0,85 [м]а2= lгв-(с + 0,2 + 1,5*d) = 15-(10+0,2+1,5*0,5)=4,05 [см]По приложению 6 [1]принимаем kн=73 при а2/с=4,05/10=40,5Рассмотрим три возможных несущих способности одного среза, из которых выбирается минимальное:Tc=35*c*d = 35*10*0,5 = 175[кг]Та =kн*a2*d = 73*4,05*0,5 = 147,8 [кг]Тu = 250*d2 +а22 = 250*0,52 *4,052 = 78,9 [кг] но не болееТu = 400 * d2 = 400 * 0,52 = 100 [кг]Принимаем Тгв =78,9 [кг]Для расчета гвоздевого забоя в месте стыка досок рассчитаем количество гвоздей по формуле:Q = nгв*Тгв=19*78,9 = 1499,1 [кг]где Q - поперечная сила (действует по оси гвоздевого забоя); М - изгибающий момент в рассматриваемом сечении аг - расстояние от центра опоры до оси гвоздевого забоя; a2 - длина защемленной части гвоздя; с - толщина доски; d - диаметр гвоздя;l - расчетный пролет прогона (шаг ферм); lгв - длина гвоздя; nгв - количество гвоздей; Тгв - несущая способность одного гвоздя (для d=5мм Tгв = 78,9 кг).Кроме гвоздей в стыках, по всей длине спаренных прогонов забиваются гвозди того же диаметра в две риски в шахматном порядке с шагом 50 см.5. Расчет и конструирование фермы5.1. Определение нагрузок на фермуШирину грузовой площади принимаем равной шагу ферм a = 4600 м.Рис.5.1. Нагрузки на фермуG - сосредоточенная сила, действующая на ферму от собственного веса; Р - сосредоточенная сила, действующая на ферму от веса снега;gnoкр =g + goб + gпрg - расчетная нагрузка на 1м2 от веса настила g = 30,6 [кг/м2]goб - расчетная нагрузка от собственного веса стропильных ног отнесенная к 1м2 кровли. Стропильная нога выполнена из бруса 100x100 мм;gnp - расчетная нагрузка от собственного веса прогона отнесенная к 1м2 кровли. Прогон выполнен из 2 досок 175x200 мм, т.е представляет собой брус 350x200 мм.Аоб - площадь поперечного сечения стропильной ноги ρ- объемный вес древесины 500 кг/м3 γf — коэффициент надежности, γf = 1,1 с - шаг стропильных ног, с = 1000 мм.Апр - площадь поперечного сечения прогонар- объемный вес древесины 500 кг/м3γf - коэффициент надежности, γf = 1,1с - шаг прогонов, с = d = 3540 мм (длина панели фермы)gnoкp =g + goб + gnp = 30,6+5,5+10,9=47 [кг/м2]р - расчетная нагрузка от веса снега на 1м2 кровли l - пролет фермыКсв - коэффициент собственного веса (учитывает тип фермы и степень загруженности) Ксв=5G = (gnoкp +gф)*a*d = (47 + 13,3)*4,6*3,075 =860[кг] = 0,86 [т]P = p*a*d=156,5* 4,6*3,075 = 3255 [кг] = 2220 [т] = 2,22 [т]где gф - нагрузка от собственного веса фермы, отнесенная к 1м2 кровли; gпокр- расчетная нагрузка от собственного веса покрытия на 1м2; а - шаг ферм; d - длина горизонтальной проекции фермы5.2 Определение усилий в стержнях фермыВозможны три вида загружения фермы:- загружение слева- загружение справа- оба загружения Расчет выполняется на единичных нагрузках, приложенных к половине фермы, NG - реальное усилие в стержнях фермы от сил G; NP - реальное усилие от снеговой нагрузки; Nmax – расчетное максимальное усилие в стержнях фермы5.3 Определение размеров поперечных сечений стержней фермы5.3.1 Подбор поперечного сечения нижнего поясаНижний пояс работает на центральное растяжение. Условие прочности при центральном растяжении:где Кнпmах - максимальное усилие, возникающее в стержнях нижнего пояса (Nнпmах= 7270 кг);Ант - площадь поперечного сечения стержней нижнего пояса с учетом ослаблений;Rp -расчетное сопротивление древесины растяжению (Rp =100 кг/см2);mо - коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений вокруг ослабления при растяжении.Определяем требуемое значение полной площади поперечного сечения с учетом ослабления сечения врубкой:где Абр - площадь поперечного сечения стержней нижнего пояса без учета ослаблений. С учетом требования hнп ≥1,5bнп и сортамента пиломатериалов хвойных пород (приложение 4 [1]) принимаем сечение стержней нижнего пояса 100x150 мм (A=150 см2), hнп (мм)- высота сечения нижнего пояса bнп - ширина сечения нижнего пояса hвр - глубина врубки в сечение нижнего поясаhвр = 1/4 hнn = 0.25*15 = 3,75 [см]Из условия hвp < 1/4 bнп задаемся глубиной врубки в нижний пояс hвp = 3,75 и проверяем прочность ослабленного сеченияУсловие прочности выполняется. Принимаем сечение нижнего пояса 100x150 мм.Определение усилий в стержнях фермы ТаблицаЭлемент фермыУсилие от «1» нагрузкиУсилие от «NG+NP», тNmах, тслевасправавездеслевасправавездеВерхний поясВ1-1,743-0,873-2,616-5,587-2,797-8,384-8,384В2-0,891-0,891-1,782-2,854-2,854-5,708-5,708Нижний поясH11,5110,7572,2684,8432,4257,2687,268Н21,5060,7582,2644,8262,4297,2557,255РаскосыР1-0,8380,02-0,838-2,6840,064-2,684-2,684С1-0,024-0,009-0,033-0,078-0,030,1080,108С20,4260,4260,8521,3651,3652,732,735.3.2 Подбор поперечного сечения верхнего поясаВерхний пояс работает на центральное сжатие. Напряжение σсж определяется по формуле:где Nвпmах - максимальное усилие, возникающее в стержнях верхнего пояса (Nвпmах = 8380 кг);Ант - площадь поперечного сечения стержней верхнего пояса с учетом ослаблений; Rc - расчетное сопротивление древесины сжатию (Rc = 160 кг/см2);mв - коэффициент, зависящие от условий эксплуатации конструкции.Определяем требуемое значение полной площади поперечного сечения с учетом ослабления сечения врубкой:где Абр - площадь поперечного сечения стержней верхнего пояса без учета ослаблений.Ширина сечения верхнего пояса bвп = bнп =100 мм. Требуемое значение высоты верхнего пояса находим:С учетом сортамента и требования hвп≥bвп принимаем сечение стержней верхнего пояса 100x100 мм (А=100см2).Проверка на устойчивость:Расчетные длины верхнего пояса в плоскости и из плоскости фермы при установке прогонов в каждом узле верхнего пояса равны между собойlx=ly=d = 3,54 [см]Вычисляем радиусы инерции сечения:rх= rу = 0,289 *hвп =0,289*10= 2,89 [см]Определяем гибкости стержней верхнего пояса в плоскости и из плоскости фермы λх и λу:Т.к. максимальная гибкость превышает 70, то коэффициент продольного изгиба вычисляем по формуле:Выполняем проверку устойчивости:Условие устойчивости не выполняется.