|
| |
  |
Перейти на главную Журналы несущая способность соединения элемента; I - длина элемента; б,- -деформация соединения при полном использовании его расчетной несущей способности; m - общее число присоединений элемента; m = 1 - в стыке сжатых поясов лобовым упором и растянутых поясов без накладок; m = 2 - в растянутых поясах с накладками и в элементах решетки при одноступенчатой передаче усилия в соединениях по его концам; m = 4 - соответственно при двухступенчатой передаче усилий. Пример 6. Металлодеревянная ферма с клееным верхним поясом Спроектировать и рассчитать трапециевидную форму покрытия производственного здания в Смоленской области с температурно-влажностными условиями эксплуатации А1. Кровля рубероидная трехслойная по фанерным плитам. Утеплитель - минераловатные полужесткие плиты толщиной h = = 100 мм, 7 = 200 кг/м. Пароизоляция - полиэтиленовая пленка. Шаг ферм 6 = 6 м, пролет /= 24 м. Класс ответственности здания I, = 1. Материалы: древесина - сосна 2-го сорта (ГОСТ 8486-86 Е), сталь ВстЗпс 6-1 (ТУ-14-1-3023-80). Выбор конструктивной схемы. Принимаем ферму с разрезным верхним поясом и уклоном кровли i = 0,1. Высота фермы в коньке Н = 3,6 м, что составляет 3,6/24 ~ 1/6,7 (табл. .50), на опоре Нп = 3,6 - 12 • 0,1 = 2,4 м. Длина панелей по нижнему поясу 6 м, по верхнему-~ 6,03 м, стоек 1 - 3 м, раскосов - /р= 6,46 м, 1 = 7 м (рис. 50). Статический расчет. Нагрузка от покрытия (табл. 26). Принимаем нагрузку с изменением толщины и плотности утеплите1тя: g" .= 0,52 кН/м; g = 0,625 кН/м; от собственного веса фермы -g" g = = (g" + Р") = 013 кН/м2, где fej, находим по рис. 1; g=0,13-l,l = = 0,14 кН/м2. Полная постоянная нагрузка: g"= 0,65 кН/м; g= 0,765 кН/м; g" = = 0,65 .6=3,9 кН/м2; g = 0,765 6 = 4,59 кН/м. Снеговая нагрузка [20] : (,= 1 кН/м; у = 5 м/с; k= 1,2 - 0,1 • 5 = = 0,7; \i = 1; g"/so= 0,65/1 = 0,65 < 0,8; 7 = 1,6; р" = 0,7 • 6 = 4,2 кН/м; р = 1,12 • 6 = 6,72 кН/м. Полная нагрузка: q" = 3,9-f 4,2 = 8,1 кН/м; <?= 4,59-f 6,72 = = 11,31 кН/м. Усилия в элементах фермы определяем с помощью ЭВМ ЕС 1022 на два сочетания нагрузок: постоянная и снеговая по всему пролету фермы; постоянная по всему пролету и снеговая на половине пролета. На геометрической схеме (рис. 50) узлы фермы обозначены цифрами, а стержни - цифрами, заключенными в кружок. Двумя линиями обозначены деревянные элементы, одной - стальные. Для ориентировочного подсчета жесткостных параметров стержней были определены на основании приближенного ручного расчета их сечеиия: верхний пояс 160 X 429 мм, раскосы 160 X 165 мм, опорные стойки 160 X 132 мм, нижний пояс и опорный раскос 2 Л 75 X 50 X 6. Расчетные усилия в стержнях фермы приведены в табл. 51. Конструктивный расчет. Верхний пояс выполняем из клееной древесины сечением 6=16 см, /г = 3,3 • 13 = 42,9 см. Для уменьшения изгибающего момента Mq, возникающего в верхнем поясе от внеузловой нагрузки, упираем его в узлах частью сечения. В результате возникает эксцентриситет, который создает разгружающий момент М-= Ne. Значение эксцентриситета принимаем равным е = 9,9 см < eg" 0,25 • 49,5 = 12,1 см. Тогда М = = Mq~ Ne = 5110-207,2 • 9,9 = 3058,7 кН • см; Ne < 0,4 Mo.  Рис. 50. Геометрическая и расчетная схемы фермы Таблица 51. Расчетные усилия в стержнях фермы
Примечание. Опорные реакции; для сочетания !R,= R4=136,3 кН; для сочетания 2 «1=116,1 кН; «,=75,5 кН, Прочность сечений и устойчивость плоской формы деформирования стержней верхнего пояса проверяем по табл. 47. При этом в табл. 48 следует использовать только шесть вводов, пропуская ввод 2 и изменяя содержание ввода в связи с различной геометрией, силовыми факторами, возникающими в сечении, и т. д. С помощью микроэвм и табл. 47 и 48 проверяем сечение верхнего пояса. Для этого примера изменяем следующие величины (табл. 48): Ь - = 16 см, к = 42,9 см, /оы= 301,5 см, вместо S ввести /ох = 603 см, (Хоа;= Ь Qmax= 33,9 кН, /?(. = 1.5 кН/см2, N = 207,2 кН, М = 3058,7 кН • м. В вводе 3, если значение срх > 1, необходимо I послать в ячейку 0.1 ПО. В вводе 5 Л нужно засылать дважды для продольной силы и вместо No, В вводе 6 необходимо подставлять полученное значение ср. Результаты проверки этого сечения следующие: %х~ 65,2, ц>у- 0,706, Хх= 48,63, срх = 1,268 > > 1, т = 0,074 < 0,15 кH/cм о = 1,08 < 1,5 кН/см, 0,312 < 1. Уменьшаем высоту до 39,6 см. В результате расчета получаем: %п= 65,2, ф„= 0,706, Ху= 52,7, (р„ = = 1,08>1, т= 0,08 < 0,15 кН/см2, о = 1,26 < 1,5 кН/см, 0,343 < 1. Это сечение принимаем окончательно. Для расчета центрально-сжатых деревянных стержней разработана программа, текст которой приведен в табл. 52. Программа имеет два разветвления: одно сравнивает размеры сторон поперечного сечения для того, чтобы определить, в какой плоскости рассчитывать элемент; второе определяет, по какой из формул табл. 10 вычислять коэффициент продольного изгиба (р. . Исходные данные к этой программе разделяются на две группы. В первую входят константы, связанные с вычислением гибкости и коэффициента ф. Таблица 52. Программа расчета центрально-сжатых элементов
Их заносят в следующие регистры памяти и не меняют в течение всего времени работы программы: 3000 5, 0,8->- 6,1007, 0,2898, 70-* 9. Вторая группа данных может изменяться в зависимости от рассчитываемого элемента. Они располагаются в регистрах памяти: 6-1, h- 2, N3, 1р 4. Результаты расчета сжатых стержней фермы приведены в табл. 53, из которой видим, что в принятых в предварительном расчете сечениях напряжения и гибкость находятся в пределах норм. Уменьшение высоты сечения на одну доску приводит к перенапряжениям. Растянутые элементы рассчитываем без применения ЭВМ, что в данном случае более целесообразно. Таблица 53. Конструктивный расчет сжатых стержней
08 = 5,6 МПа; f„ = Раскос 8,9 - N - 5 кН; 6 = 16 см; /г = 16,5 см по формуле (4). 0= 5/245 = 0,0204 кН/см2= 0,204 МПа < Rp= 7 " "~ = 16 (16,5 -- 1,2) = 245 см (при крепежных болтах d = 12 мм). Нижний пояс 2 и опорный раскос 5 выполняем одного сечения, Nn = 227,2 кН. Требуемая площадь поперечного сечения [22] fp =N I (yRy) = 227,2 / (1,035 • 23,5) = 9,35 см" Принимаем (с учетом ослабления крепежным болтом) сечение 2 ][ 75 X X 50 X 5 (ГОСТ 8510 - 86) с f = 12,22 см > 9,35 см. Расчет узлов. Узел А (рис. 43). Для передачи усилия верхнего пояса N = 207,2 кН к вертикальным стальным листам крепим на сварке упорный швеллер, высоту которого определяем из условия, чтобы через середину его высоты проходила смещенная ось пояса. При е=9,9 см расстояние от нижней кромки до оси составит h/2 - е = 49,5/2 - 9,9 = 14,85 см. Высота швеллера h = 14,85 - 2 = 29,7 см. Принимаем [N 30 (ГОСТ 8240-72*). Напряжение смятия в торце пояса (см. рис. 2) а =/Vf/f„ = 207,2/(16-30) = 0,43 кН/см </?смс4 = 27 кН/см. Швеллер проверяем на изгиб как балку пролетом / = 6 = 16 см: 0,43 • 162 = 13,76 кН см; Wy= 43,6 см; а = 13,76/43,6 = 0,316 кН/см2 = 3,16 МПа < Ry= 235 МПа [22]. Проверяем подбалку на смятие от усилия в опорной стойке N - = 136,3 кН: а = NlF„ = 136,3/ (16,5-16) = 0,516 кН/см = 5,16 МПа; < /?„„= = 3,2 т„= 3,2 - 2 = 6,4 МПа для дубовой подбалки (рис. 2). Аналогично проверяем подбалку в узле Б с определением расчетного сопротивления смятию по формуле (3). Узел В (рис. 43, 2-й вариант). Определяем число болтов, крепящих раскосы к стальному профилю на действие усилия N = 5 кН : tig- Nl(Tinp)= = 5/ (6,4 - 2) = 0,39 шт., где Т;„= 2,5d= 2,5 - 1,6= 6.4 кН (табл. 18, формула (36)), Ставим по два болта d= 16 мм, N = 6,4 - 2 = 12,8 кН > 5 кН. Сжимающие усилие N = - 42,2 кН воспринимаем диафрагмой, приваренной к стальному профилю, ширину полки которого принимаем из условия размещения болтов 6j,= 63 мм. Смятие диафрагмы о= N I /д= 42,2 / (6,3 X X 16) = 0,42 кН/см2= 4,2 МПа < 15 МПа (табл. 1). Толщину диафрагмы определяем из расчета ее на изгиб пролетом, равным ширине раскоса (полосой, равной 1 см): /И = 0,42 - 162/8 = 13,44 кН - см; W=MIRy = = 13,44/23,5 = 0,572 zy?= 1 - 62/6. Находим толщину диафрагмы 6 = = /б Г/1 = Кб - 0,572/1 = 1,85 см. Принимаем б = 20 мм. Угловые профили крепим к фасонкам сварными швами, которые рассчитываем по СНиП 11-23-81. Аналогично рассчитываем узлы В (1-й вариант) и Г. Глава VIII ПРОСТРАНСТВЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ ПЛОСКИХ КОНСТРУКЦИЙ В зданиях и сооружениях плоские конструкции, соединенные между собой, образуют пространственную систему, которая должна воспринимать действующие на здание вертикальные и горизон-    Рис. 51. Схема пространственного крепления плоских конструкций одноэтажных зданий: а -в двухшарнирных рамах; б -в трехшарнирных; в -в арках; г - прн жестких торцах; 7 - Поперечные связи; 2 - вертикальные связи; 3 - наклонные связи; 4 - жесткий диск покрытия; 5 - жесткая торцевая стена тальные нагрузки. Усилия от нагрузок передаются с одной конструкции на другую и, в конечном итоге,- на фундаменты. Вертикальные и горизонтальные нагрузки, действующие на продольные стены здания, воспринимаются поперечными плоскими несущими конструкциями в виде двух- или трехшарнирных рам, арок, подкосно-балочных систем и т. п. (рис. 51). В зданиях длиной до 24 м с жесткими торцевыми стенами и покрытием стойки каркаса могут крепиться к несущим конструкциям покрытия и фундаментам шарнирно (рис. 51, г). Неизменяемость и устойчивость отдельных плоскостей каркаса обеспечиваются постановкой в этих плоскостях связей. В зависимости от назначения и места расположения связи разделяются на следующие виды: 1. В покрытиях зданий поперечные {скатные) связи, в виде горизонтальных или наклонных ферм располагают в плоскости верхних поясов или верхних кромок несущих конструкций, соединяя между собой две соседние конструкции, находящиеся у торцов здания. В длинных зданиях поперечные связи ставят также между торцевыми на расстоянии не более 30 м (рис. 52, d). Связи рассматривают как горизонтально (наклонно) расположенные фермы, у которых поясами служат верхние пояса решетчатых или все сечение сплошных несущих конструкций. Стойками являются прогоны или ребра плит покрытия, либо распорки, а раскосы выполняют деревянными по раскосной или перекрестной схеме или из стальных тяжей по перекрестной схеме. В покрытиях с двухслойным перекрестным настилом под рубероидную кровлю при расположении верхнего защитного настила под -1-7---г-
Ж"   Рис, 52. Схема расположения связей в частях зданий: а - поперечных в покрытии; б - вертикальных в стойках рам; в - горизонтальных по нижнему поясу ферм; г - вертикальных в торцах здания; / - прогоны или плиты; 2 - поперечные связи с раскосной решеткой; 3 - то же, с перекрестной; 4 -то же, с треугольной; 5 - вертикальные связи в виде ферм; 6 - то же, из клееных балок; 7 - распорки; 8 - вертикальные продольные связи с раскосной решеткой; S - то же, портальные; 10 -то же, перекрестные; - горизонтальные связи углом 30 - 60 ° к рабочему и при скреплении досок настила между собой и с прогонами гвоздями поперечные связи могут не ставиться. При сплошном одиночном настиле вместо поперечных связей в отдельных отсеках укладвшают под углом к основному дополнительный слой досок с расстоянием друг от друга не более 30 м или снизу закрепляют гвоздями диагональные доски. При жестких торцевых стенах (кирпичные и т. п.), которые могут воспринимать продольные горизонтальные нагрузки, связе-вые фермы у торцов здания можно не ставить, а располагать в средней части покрытия (рис. 51, г и 52, а). 2. Продольные вертикальные (наклонные) связи располагают перпендикулярно к несущим конструкциям покрытия или каркасных стен. Они предназначены для сохранения проектного положения плоских несущих конструкций при эксплуатации и монтаже  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [ 22 ] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
