Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Топ:
Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Дисциплины:
2022-12-30 | 56 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Раскосы соединяются с верхним и нижним поясом металлическими пластинами – наконечниками сечением 10х80мм. Металлические пластинки работают на продольный изгиб на длине равной расстоянию от центра узлового болта до места упора деревянного бруса в пластинку.
Рис.24 Узел примыкания раскоса к верхнему поясу
Свободная длина пластинок-наконечников
Гибкость пластинок-наконечников
Коэффициент продольного изгиба [3].
Расчет на устойчивость выполняем по формуле:
Узловой болт, передающий усилие от раскоса на вкладыш работает на изгиб.
Изгибающий момент:
Требуемый момент сопротивления:
Принимаем болт .
Напряжение смятия болта:
Напряжение среза болта:
Напряжение смятия торца раскоса:
Составляющая усилия в раскосе, перпендикулярная продольной оси верхнего пояса, воспринимается упором в верхний пояс нижней пластинки узлового вкладыша.
Напряжения смятия поперек волокон древесины верхнего пояса под пластинкой вкладыша:
b=0,16м – ширина башмака, равная ширина ширине верхнего пояса;
l =0,08м – свес пластинки.
Рис.25 Вертикальная стенка металлического вкладыша
Изгибающий момент в консоли нижней пластинки:
l =0,08м
Требуемый момент сопротивления:
Требуемая толщина пластинки:
Принимаем толщину пластинки 16 мм.
3.3 Средний узел нижнего пояса
Рис.26 Средний узел нижнего пояса
В среднем узле уголки нижнего пояса соединяются пластинками сечением 8х110мм. В центре пластины находится отверстие для узлового болта.
Площадь ослабленного сечения стыковой накладки:
Напряжение в стыковой накладке:
Прикрепление стойки к нижнему поясу
|
Усилие в стойке . Принята стойка из круглой стали диаметром 18 мм. Крепление стойки к узловому болту производится с помощью приваренных к ней концевых планок сечением 4х60мм.
Площадь концевых планок с учетом ослабления от узлового болта:
Напряжение в планках:
Длина сварного шва при =4мм:
Принимаем конструктивно .
Узловой болт при загружении фермы по всему пролету работает на изгиб от усилия в стойке и равнодействующей вертикальных составляющих усилий в раскосах, равных по величине усилию в стойке.
Плечо в этом случае:
Изгибающий момент в болте:
При загружении фермы временной загрузкой на половине пролета узловой болт работает на изгиб от горизонтальной составляющей усилия работающего раскоса, равной разности усилий в панелях нижнего пояса.
В этом случае плечо сил:
Узловая нагрузка от временной (снеговой) нагрузки:
Разность усилий:
Изгибающий момент в болте:
Необходимый момент сопротивления:
Требуемый диаметр болта:
Принимаем болт диаметром 30 мм.
Коньковый узел
В коньковом узле между концами панелей верхнего пояса установлен металлический вкладыш.
Рис.27 Коньковый узел
Смятие торца верхнего пояса:
Металлическую стену вкладыша рассчитываем на изгиб как консольную балку под действием напряжения смятия от упора торца верхнего пояса. Изгибающий момент консольной части стенки вкладыша шириной 10мм:
Момент в средней части:
Необходимый момент сопротивления:
Требуемая толщина стенки вкладыша:
Принимаем
Уголок-шайбу стойки рассчитываем на изгиб:
l – расстояние между ребрами вкладыша
Требуемый момент сопротивления:
Проверку прочности пластинок-наконечников на продольный изгиб производим у наиболее сжатого раскоса: , свободная длина пластинки-наконечника .
Гибкость:
;
Напряжение сжатия:
Конструирование и расчет клеедощатой стойки
|
Стойки жестко закреплены в фундаментах и шарнирно соединены с фермой, образуют поперечную раму каркаса здания.
Пролет производственного здания 21 м, высота колонн 6 м, несущие конструкции с шагом 6 м. Устойчивость конструкций обеспечивается постановкой скатных и вертикальных связей в покрытии и вертикальных продольных связей между стойками.
Статический расчет
Статический расчет стоек заключается в расчете один раз статически неопределимой системы.
Постоянные расчётные нагрузки:
- от веса покрытия qп = 0,565кПа
- от веса фермыqф= 0,139 кПа
- от веса стенового ограждения qст =0,56кПа
Временные нагрузки:
Снеговая нормативная Sо = 0,56 кПа
Снеговая расчетная Sсн= 0,784 кПа
Нормативная ветровая нагрузка определяется по формуле:
wml=w0*k*ce, где
w0=0,3 кПа – нормативное значение давления для II ветрового района;
k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
k=0,8 до высоты h=6 м; k=0,89 до высоты h=7,75 м; k=0,98 до высоты h=9,5 м
ce – аэродинамический коэффициент: ce1=+0,8; ce3=-0,5 [1].
Рис.28 Приложение ветровой нагрузки
Нормативная ветровая нагрузка до высоты 6 м:
а) давление wm1,6=0,3*0,8*0,8=0,19 кПа;
б) отсос wm2,6=0,3*0,8*0,5=0,12 кПа.
Нормативная ветровая нагрузка до высоты 7,75 м:
а) давление wm1,7.75=0,3*0,89*0,8=0,21 кПа;
б) отсос wm2,7.75=0,3×0,89*0,5=0,13 кПа.
Нормативная ветровая нагрузка до высоты 9,5 м:
а) давление wm1,9.5=0,3*0,98*0,8=0,235 кПа;
б) отсос wm2,9.5=0,3*0,98*0,5=0,147 кПа.
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке γf=1,4.
Расчетная ветровая нагрузка на раму от стены:
wm1=wm1,6*γf*B=0,19*1,4*6=1,59 кН/м – давление;
wm2=wm2,6*γf*B=0,12*1,4*6=1,0 кН/м – отсос.
Расчетная ветровая нагрузка на раму от покрытия(от участка стены выше верха стоек h0= 3,5м.) принимается в виде сосредоточенного горизонтального усилия, приложенного к верху стоек:
Постоянное расчетное давление на стойку от вышележащих конструкций:
Pп=(qп+qф)* l *B/2=(0,565+0,139)*21*6/2=44,35 кН.
Собственный вес стойки определим, задавшись предварительно размерами ее сечения: высота сечения hк=(1/15)H≈0,33м. Принимаем сечение стойки, состоящим из 11 досок толщиной 33 мм, тогда hк=33*11=363 мм. Ширину сечения колонны принимаем равной 185 мм (после фрезирования боковых поверхностей колонны, склеенной из досок шириной 200 мм).
Собственный вес стойки:
Pсв=b*h*H*γf*ρдр=0,185*0,363*6*1,1*5=2,21 кН.
|
Расчетная нагрузка от стенового ограждения, распределенная по вертикали с учетом элементов крепления (15% от веса стенового ограждения):
qcт.р=qст*1,15*B=0,56*1,15*6,0=3,86 кН/м.
Эксцентриситет приложения нагрузки от стены qст на стойку принимаем равным полусумме высот сечений стойки и стены:
e=(hк+hст)/2=(0,363+0,204)/2=0,284 м.
Расчетная нагрузка от веса снега на покрытии:
Pсн=Sсн×B* l /2=0,8*6*21/2=50 кН.
Определяем усилия в стойках рамы, приняв следующие сочетания нагрузок: постоянная, снеговая и ветровая. Рама является один раз статически неопределимой системой, за неизвестное усилие принимается продольное усилие X:
X=-[(3/16)*(wm1-wm2)*H+(W1-W2)/2]=
-[(3/16)*(1,59-1)*6+(2,975-1,869)/2]=-1,22кН.
Внутренние усилия в сечениях стойки от верха (x=0,0 м) до заделки на опоре (x=H) определим по формулам:
Изгибающие моменты в левой и правой стойках
Mxлев=(W1+wm1*x/2+X)*x*ψf+qст*e×(x+h0)/8;
Mxпр=(W2+wm2*x/2-X)*x*ψf-qст.р*e*(x+h0)/8.
Поперечные силы:
Qxлев=(W1+wm1*x+X)*ψf+(9/8)*qст.р*e*(x+h0)/H;
Qxпр=(W2+wm2*x-X)*ψfb- (9/8)*qст.р*e*(x+h0)/H.
Нормальные силы:
Nxлев=Nxпр=Pп+Pсн*ψf+(Pсв/H+qст.р)*(x+h0),где
ψf=0,9 – коэффициент сочетаний, вводимый для кратковременных нагрузок при одновременном учете двух кратковременных нагрузок – снеговой и ветровой.
При х=0:
Mxлев=(2,975+1,59*0/2-1,22)*0*0,9+3,86*0,284*(0+3,5)/8=0,479 кН*м
Mxпр=(1,869+1*0/2+1,22)*0*0,9-3,86*0,284*(0+3,5)/8=-0,479 кН*м
Qxлев=(2,975+1,59*0-1,22)*0,9+(9/8)*3,86*0,284*(0+3,5)/6=2,299 кН
Qxпр=(1,869+1*0+1,22)*0,9-(9/8)*3,86*0,284*(0+3,5)/6=2,061 кН
Nxлев=Nxпр=44,35+50*0,9+(2,21/6+3,86)*(0+3,5)=104,15 кН
При х=1:
Mxлев=(2,975+1,59*1/2-1,22)*1*0,9+3,86*0,284*(1+3,5)/8=2,912 кН*м
Mxпр=(1,869+1*1/2+1,22)*1*0,9-3,86*0,284*(1+3,5)/8=2,613 кН*м
Qxлев=(2,975+1,59*1-1,22)*0,9+(9/8)*3,86*0,284*(1+3,5)/6=3,935 кН
Qxпр=(1,869+1*1+1,22)*0,9-(9/8)*3,86*0,284*(1+3,5)/6=2,755 кН
Nxлев=Nxпр=44,35+50*0,9+(2,21/6+3,86)*(1+3,5)=108,377 кН
При х=2:
Mxлев=(2,975+1,59*2/2-1,22)*2*0,9+3,86*0,284*(2+3,5)/8=6,775 кН*м
Mxпр=(1,869+1*2/2+1,22)*2*0,9-3,86*0,284*(2+3,5)/8=6,607 кН*м
Qxлев=(2,975+1,59*2-1,22)*0,9+(9/8)*3,86×0,284*(2+3,5)/6=5,572 кН
Qxпр=(1,869+1*2+1,22)*0,9-(9/8)*3,86*0,284*(2+3,5)/6=3,45 кН
Nxлев=Nxпр=44,45+50*0,9+(2,21/6+3,86)*(2+3,5)=112,606 кН
При х=3:
Mxлев=(2,975+1,59*3/2-1,22)*3×0,9+3,86*0,284*(3+3,5)/8=12,069 кН*м
Mxпр=(1,869+1*3/2+1,22)*3*0,9-3,86*0,284*(3+3,5)/8=11,5 кН*м
Qxлев=(2,975+1,59*3-1,22)*0,9+(9/8)*3,86*0,284*(3+3,5)/6=7,209 кН
Qxпр=(1,869+1*3+1,22)*0,9-(9/8)*3,86*0,284*(3+3,5)/6=4,144 кН
Nxлев=Nxпр=44,35+50*0,9+(2,21/6+3,86)*(3+3,5)=116,834 кН
При х=4:
Mxлев=(2,975+1,59*4/2-1,22)*4*0,9+3,86*0,284*(4+3,5)/8=18,794 кН*м
Mxпр=(1,869+1*4/2+1,22)*4*0,9-3,86*0,284*(4+3,5)/8=17,293 кН*м
|
Qxлев=(2,975+1,59*4-1,22)*0,9+(9/8)*3,86*0,284*(4+3,5)/6=8,845 кН
Qxпр=(1,869+1*4+1,22)*0,9-(9/8)*3,86*0,284*(4+3,5)/6=4,849 кН
Nxлев=Nxпр=44,35+50*0,9+(2,21/6+3,86)*(4+3,5)=121,063 кН
При х=5:
Mxлев=(2,975+1,59*5/2-1,22)*5*0,9+3,86*0,284*(5+3,5)/8=26,95 кН*м
Mxпр=(1,869+1*5/2+1,22)*5*0,9-3,86*0,284*(5+3,5)/8=23,986 кН*м
Qxлев=(2,975+1,59*5-1,22)*0,9+(9/8)*3,86*0,284*(5+3,5)/6=10,482кН
Qxпр=(1,869+1*5+1,22)*0,9-(9/8)*3,86*0,284*(5+3,5)/6=5,533кН
Nxлев=Nxпр=44,35+50*0,9+(2,21/6+3,86)*(5+3,5)=123,291кН
При х=6:
Mxлев=(2,975+1,59*6/2-1,22)*6*0,9+3,86*0,284*(6+3,5)/8=36,537 кН*м
Mxпр=(1,869+1*6/2+1,22)*6*0,9-3,86*0,284*(6+3,5)/8=31,579 кН*м
Qxлев=(2,975+1,59*6-1,22)*0,9+(9/8)*3,86*0,284*(6+3,5)/6=12,118кН
Qxпр=(1,869+1*6+1,22)*0,9-(9/8)*3,86*0,284*(6+3,5)/6=6,227кН
Nxлев=Nxпр=44,35+50*0,9+(2,21/6+3,86)*(6+3,5)=125,519кН
Таблица 4. Внутренние усилия в стойках рамы
X, м | Nx, кН | Mxлев, кН*м | Mxпр, кН*м | Qxлев, кН | Qxпр, кН |
0 | 104,15 | 0,479 | -0,479 | 2,299 | 2,061 |
1 | 108,337 | 2,912 | 2,613 | 3,935 | 2,755 |
2 | 112,606 | 6,775 | 6,607 | 5,572 | 3,45 |
3 | 116,834 | 12,069 | 11,5 | 7,209 | 4,144 |
4 | 121,063 | 18,794 | 17,293 | 8,845 | 4,849 |
5 | 123,291 | 26,95 | 23,986 | 10,482 | 5,533 |
6 | 125,519 | 36,537 | 31,579 | 12,118 | 6,227 |
Рис.29 Эпюры усилий
Конструктивный расчет
В плоскости рамы стойка работает как защемленная на опоре вертикальная консоль в условиях сжатия с изгибом. Из плоскости рамы стойка представляет собой стержень с неподвижными шарнирами на концах.
Сечение стойки 185×363 мм, тогда площадь сечения:
F=0,185*0,363=6,72*10-2 м;
Момент сопротивленияWx=0,185*0,3632/6=4,06×10-3 м3;
Момент инерции сечения Ix=0,185*0,3633/12=7,37*10-4 м4; rx=0,289*hк=0,289*0,363=0,105м; ry=0,289*bк=0,289*0,185=0,0534 м.
В плоскости рамы расчет стойки производится как сжато-изгибаемого элемента. Определяем гибкость стойки в плоскости изгиба, считая, что в здании отсутствуют жесткие торцевые стены:
λx=l0x/(0,289*0,363)=13,2/0,289*0.363=119,82 < [λ]=120,где
lox=2,2*H=2,2*5=13,2 м – расчетная длина стойки в плоскости изгиба.
По формуле 30 [1] вычисляем коэффициент:
ξ=1-N/(ϕ*Rc*Fбр), где ϕ=3000/λ2=3000/119,822=0,21;
Rc=15 МПа для древесины 2-го сорта.
Расчетное сопротивление умножаем на коэффициент условий работы mн=1,2, поскольку конструкцию мы рассчитываем с учетом воздействия ветровой нагрузки. Коэффициенты mб и mсл в нашем случае равны 1,0.
ξ=1-125,519*10-3/(0,21*15*1,2*6,72*10-2)=0,59.
Расчет стойки на прочность производится по формуле:
σ=N/Fрасч+Mд/Wрасч≤Rc,где
Mд=M/ξ=36,537/0,59=61,92 кНм.
σ=125,519*10-3/(6,72*10-2)+61,92*10-3/(4,06*10-3)=
= 17,11 МПа<Rc*mн=15*1,2=18 МПа.
Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально-сжатый элемент. Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости [λ]=120.
loy=[λ]*ry=120*0,0534=6,41 м > 5 м,следовательно, достаточно раскрепить стойку по её верху, тогда:
λoy=6/0,0534=112,35, ϕy=3000/λ2=3000/112,352=0,24.
σ=N/(Fрасч*ϕy)=125,519*10-3/(6,72*10-2*0,24)=
=7,78 МПа <Rc*mн=15*1,2=18 МПа.
Проверка устойчивости плоской формы деформирования производится по формуле:
N/(ϕ*Rc*F)+[Mд/(ϕм*Rн*Wбр)]2≤1,где ϕм=140*b2*kф/(lр*hк)=140*0,1852*2,54/(6*0,363)=5,59
lр=H=6 м – расстояние между точками закрепления стойки из плоскости изгиба;
|
kф=2,54 – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lр[1,табл. 2, прил.4].
125,519*10-3/(0,24*15*1,2*6,72*10-2)+[61,92*10-3/(5,59*15*1,2*4,06*10-3)]2=
=0,46< 1.
Следовательно, устойчивость стойки обеспечена.
Узел защемления стойки
Рис.29 Узел крепления стойки
1. Определение требуемого момента сопротивления шва по формуле: Wxтр=Mд/(2*R), где R – расчетное сопротивление стали.
Wxтр=61,92*10-3/(2*240)=1,29*10-4 м3.
По ГОСТ 8240-72 выбираем швеллера с Wx>Wxтр с таким расчетом, чтобы выполнялось условие 2*Eстал*Ix/h0 ≥Eдр*Iст./H.
Расстояние между осями тяжей h0 назначаем из условия, чтобы h0 было не менее 0,1*H и не менее 2*h с округлением кратным 50 мм в большую сторону. Принимаем h0=0,8 м.
2Eстал*Ix/h0=2*2,05*105*823*10-8/0,8=4,22>Eдр*Iст./H=10000*7,37*10-4/5=1,47.
Принимается швеллер №16а.
2. Проверка сечения стойки на скалывания при изгибе по формуле:
τ=Qmax×Sбр/(Iбр×bрасч), где
Qmax – расчетная поперечная сила, определяемая из выражения:
Qmax=Mmax/h0-Q1/ξ, в котором
Q1 – поперечная сила в стойке на уровне верхних тяжей.
При x=6-0,8=5,2 м
Q1= Qxлев4,2=(2,975+1,59*5,2-1,22)*0,9+(9/8)*3,86*0,284*(5,2+3,5)/6=10,8 кН.
Qmax=61,92/0,8-10,8/0,59=59,09 кН
Sбр=b*h2/8=0,185*0,3632/8=3,05*10-3 м3
τ=59,09*10-3*3,05*10-3/(7,37*10-4*0,185)=1,32 МПа <Rскmн=15*1,2=18 МПа.
3. Определение усилия, действующего в тяжах и сминающего поперек волокон древесину стойки под планками:
Nт=Nсм=Md/h0=61,92/0,8=77,4 кН.
4. Определение площади сечения одного стального тяжа в ослабленном сечении по формуле F=Nт/(2*R*m1*m2), где m1=0,8 – коэффициент, учитывающий влияние нарезки; m2=0,85 – коэффициент, учитывающий возможную неравномерность распределения усилий в двойных тяжах.
Fнт=77,4*10-3/(2*240*0,8*0,85)=2,08*10-4 м2
По сортаменту принимается диаметр тяжей 20 мм, Fнт=2,18210-4 м2
5. Определение ширины планок из условия hсм≥Nсм/(Rсм90*mн*b), где Rсм90=3 МПа, mн=1,4 [1, таблица 6].
hсм=77,4*10-3/(3*1,4*0,185)=0,0796 м.
Принимаем ширину планок равной 0,08 м.
6. Определение толщины планок δ из расчета их на изгиб как однопролетных свободно опертых балок, загруженных равномерно распределенной нагрузкой q с расчетным пролетом lпл равным расстоянию между осями тяжейlпл=b+dбр+2*δшв=0,185+0,02+2*0,005=0,215 м,где
dбр – диаметр тяжей; δшв – толщина стенки швеллера.
Опорные реакцииA=Nт/2=77,4/2=38,7 кН.
Нагрузкаq=2*A/lпл=77,4/0,215=360 кН/м.
Расчетный изгибающий момент:
Mрасч=q*lпл2/8=360*0,2152/8=2,08 кНм.
Толщина планок:
Принимаем планку толщиной δ=8 мм.
Список литературы
1. СНиП 2 – 25 - 80 «Деревянные конструкции»
2. СНиП 2.01.07.-85*. Нагрузки и воздействия. – М.: М-востр-ва РФ, 2003. – 42 с.
3. СНиП 2-23-81 «Стальные конструкции».
4. Пособие по проектированию ДК (к СНиП 2-25-80)/ ЦНИИСК им. Кучеренко М.: Стройиздат, 1982. – 79с.
5. Шмидт А.Б., Дмитриев П.А. Атлас строительных конструкций из клееной древесины и водостойкой фанеры
6. 15 примеров расчета деревянных конструкций для курсовых и дипломных работ. Учебное пособие.
7. Д.К. Арленинов, Ю.Н. Буслаев «Деревянные конструкции» 2006г.
|
|
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!