Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

РАСЧЕТ ТРАПЕЦОИДАЛЬНОЙ (ПЯТИУГОЛЬНОЙ) ФЕРМЫ



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

Здание производственного назначения.

Температурный режим работы здания – отапливаемое.

Класс здания по степени ответственности – II.

Район строительства – город Мелитополь; городская местность.

Пролет здания – 18м, высота до низа несущих конструкций – 6м, шаг колонн – 6м, длина здания – 54м.

Средний период повторяемости Т = 50 лет.

Покрытие с рулонной кровлей по клеефанерным панелям и трапецеидальным фермам. Уклон кровли 10%.

Стеновое ограждение – клеефанерные трехслойные панели толщиной 0,21м. Расчетная нагрузка от стеновых панелей 0,346 кН/м2 площади стены.

Стойки дощато-клееные постоянного по высоте сечения.

Материал – пиломатериалы хвойных пород (сосна, ель).

 

РАСЧЕТ КЛЕЕФАНЕРНОЙ ПАНЕЛИ ПОКРЫТИЯ

Размеры панели (см. рис. 1, а) в плане принимаются равными 1,48´5,98 м; обшивки – из водостойкой семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм; ребра – из сосновых досок второго сорта. Клей марки ФРФ-50. Утеплитель минераловатные плиты толщиной 8 см. Плотность утеплителя 100 кг/м3. Пароизоляция – из полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 мм. Кровля – 3-х слойный рубероидный ковер.

Компоновка сечения панели. Ширина панели принимается равной ширине фанерного листа с учетом обрезки bп = 1480 мм.

Каркас панели состоит из четырех продольных ребер (см. рис. 1, в). Для изготовления клееного дощатого каркаса, связывающего верхние и нижние фанерные обшивки, принимаются доски 42´167 мм (после острожки). Расчетный пролет панели lр = 0,99l = 0,99´5980 = 5920 мм.

Высота панели получается 183 мм, что составляет 183/5920 = 1/32 пролета и соответствует рекомендациям, согласно которым высота панели составляет (1/30¸1/35)×l.

 

 

Рис. 1. Утепленная клеефанерная панель покрытия

а – план; б – продольный разрез; в – поперечный разрез; 1 – обшивки из фанеры;
2 – утеплитель; 3 – пароизоляция; 4 – продольные ребра из досок; 5 – поперечные ребра из досок; 6 – торцевая доска для крепления панели к опоре; 7 – боковые трапециевидные бруски

Шаг ребер принимается из расчета верхней обшивки на местный изгиб поперек волокон от монтажной сосредоточенной нагрузки Р = 1×1,2 = 1,2 кН как балки шириной 1000 мм. Расстояние между ребрами в осях мм

Изгибающий момент в обшивке:

кН×см.

Момент сопротивления обшивки шириной 1000 мм:

см3.

Напряжение от изгиба сосредоточенной силой:

Нагрузки на панель. Подсчет нагрузок на панель представляется в табличной форме (см. табл. 1).

 

Таблица 1 – Нагрузки на 1 м2 клеефанерной панели

  Нагрузка Норма- тивная нагрузка, кН/м2 Коэффи- циент на- дежности по нагрузке Расчетная нагрузка, кН/м2
3-х слойный рубероидный ковер Фанера марки ФСФ 2´0,008м´7 кН/м2 Продольные ребра с учетом брусков продольных стыков Поперечные ребра Утеплитель – минераловатные плиты Пароизоляция 0,12   0,112   0,118   0,01   0,073   0,02 1,3   1,1   1,1   1,1   1,1   1,1 0,156   0,123   0,13   0,011   0,087   0,022
Постоянная 0,453 - 0,529
Временная (снеговая) 1,05 1,05
Полная 1,503 - 1,579

 

Расчетные характеристики материалов. Для семислойной фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ толщиной 8 мм по табл. 10 и 11 [1] определяются расчетное сопротивление растяжению Rф.с = 12 МПа; расчетное сопротивление скалыванию Rф.ск = 0,8 МПа; модуль упругости Е = 9000МПа; расчетное сопротивление

Геометрические характеристики сечения панели.Приведенная ширина фанерных обшивок bпр = 0,9×1,48 = 1,332м.

Геометрические характеристики поперечного сечения клеефанерной панели приводятся к фанерной обшивке. Приведенный момент инерции поперечного сечения панели:

Приведенный момент сопротивления:

Проверка панели на прочность.Максимальный изгибающий момент в середине пролета при q = 1,579 кН/м2 × 1,48м = 2,337 кН/м:

Напряжение в растянутой обшивке:

,

где 0,6 – коэффициент, учитывающий снижение расчетного сопротивления фанеры в

растянутом стыке.

Расчет на устойчивость производится по формуле:

При расстоянии между продольными ребрами в свету с1 = 0,424 м и толщине фанеры tф = 0,008 м

, тогда

Напряжение в сжатой обшивке:

Расчет на скалывание по клеевому слою фанерной обшивки (в пределах ширины продольных ребер) производится по формуле:

,

где

Приведенный статический момент верхней фанерной обшивки относительно нейтральной оси:

Расчетная ширина клеевого соединения:

bрасч = 4×0,042 = 0,168 м.

Таким образом, касательные напряжения в клеевом шве:

Проверка панели на жесткость. Относительный прогиб панели:

где 1/250 – предельный прогиб в панелях покрытия согласно табл. 16 [1];

 

 

РАСЧЕТ ТРАПЕЦОИДАЛЬНОЙ (ПЯТИУГОЛЬНОЙ) ФЕРМЫ

Конструктивное решение.Несущие конструкции покрытия принимаем в виде трапецоидальных ферм, которые могут быть применены при рулонных кровлях. Материал конструкций – клееные брусья для сжатых и сжато-изогнутых элементов ферм и сталь С235 – для растянутых. Схема покрытия представлена на рис. 2.

 

 

Рис. 2. Схема покрытия

1 – фермы; 2 – вертикальные связи

Шаг ферм принимаем 6 м, что соответствует шагу колонн и пролету панелей покрытия. Пространственная устойчивость покрытия обеспечивается прикрепляемыми к верхнему поясу панелями покрытия и вертикальными связями по стойкам ферм.

Расчетный пролет фермы l = 17,7 м. Высоту фермы принимаем h = l/7 = 2,53 м, уклон верхнего пояса I = 0,1. Строительный подъем fстр = l/200 = 0,09 м.

Геометрические размеры элементов фермы без учета строительного подъема (см. рис. 3):

стойки – АБ = 1640 мм, ГЕ = 2290 мм, высота ВЖ = 1930 мм;

раскосы – ДЕ = 3920 мм, АВ = 3390 мм, ВЕ = 3610 мм;

панели верхнего пояса – БВ = 2870 мм, ВГ = ГД = 3020 мм.

 

 

Рис. 3. Геометрическая схема фермы

 

Статический расчет фермы.Нормативная нагрузка на ферму от панелей покрытия составляет qн = 0,453 кН/м2; расчетная нагрузка от панелей покрытия – q = 0,529 кН/м2, снеговая нагрузка - кН/м2.

Собственный вес фермы находим по формуле:

Расчетная нагрузка на 1 м фермы:

постоянная

снеговая 1,05 × 1,0 × 6,3 кН/м

где gf = 1 при среднем периоде повторяемости Т = 50 лет;

суммарная нагрузка q = 3,79+6,3=10,09 кН/м

Узловая нагрузка на ферму:

постоянная G = 3,79 кН/м × 3 м = 11,37 кН;

снеговая Р = 6,3 кН/м × 3 м = 18,9 кН;

полная G + Р = 11,37 + 18,9 = 30,27 кН.

Поскольку ферма симметричная, находим усилия в стержнях фермы при действии равномерно распределенной односторонней единичной нагрузки на левой половине фермы. Распределенную единичную нагрузку приводим к узловой нагрузке по верхнему поясу фермы. Усилия в стержнях можно определить графическим или аналитическим путем, используя методики, основанные на законах строительной механики.

В данном случае усилия определены при помощи ЭВМ. Статический расчет плоской системы, состоящей из стержневых элементов (см. рис. 4), выполнен с помощью программного комплекса «ЛИРА – Windows 8.2». В основу расчета положен метод конечных элементов в перемещениях. В качестве основных неизвестных приняты следующие перемещения узлов: Х – линейное по оси Х,Z – линейное по оси Z, UY – угловое вокруг оси Y.

 

 

Рис. 4. Расчетная схема фермы при загружении единичной нагрузкой

 

В таблице 2 представлены усилия в элементах фермы. В первой графе указывается индексация усилий. В последующих графах указываются: в первой строке шапки – номер элемента и номер сечения в этом элементе, для которого печатаются усилия; во второй и третьей строке – обозначения узлов.

 

Таблица 2 – Усилия в элементах фермы от единичной нагрузки

 

Усилия в элементах
  1-1 Г Д 1-2 Г Д 2-1 Д Г¢ 2-2 Д Г¢ 3-1 А Б 3-2 А Б 4-1 Е Г 4-2 Е Г
N M Q -3,2740 -00332 -3,2740 -00039 -00332 -1,9534 -00036 -1,9534 -00036 -48602 -01321 -48602 -99448 -00167 -99448 -00291 -00167
  5-1 Е¢ Г¢ 5-2 Е¢ Г¢ 6-1 А¢ Б¢ 6-2 А¢ Б¢ 7-1 Е Д 7-2 Е Д 8-1 Д Е¢ 8-2 Д Е¢
N M Q -00319 -00315 -00319 -00434 -00709 -00434 -00586 -00709 -00078 -00078 -84728 -84728
  9-1 А Е 9-2 А Е 10-1 Е Е¢ 10-2 Е Е¢ 11-1 Е¢ А¢ 11-2 Е¢ А¢ 12-1 В¢ Б¢ 12-2 В¢ Б¢
N M Q 2,6080 -00517 2,6080 2,5919 -00123 2,5919 -00001 -00123 1,1170 -00146 1,1170 -00300 -00146 -00749 -00360 -00749 -00586 -00360
  13-1 Г¢ В¢ 13-2 Г¢ В¢ 14-1 В Г 14-2 В Г 15-1 Б В 15-2 Б В 16-1 А В 16-2 А В
N M Q -1,9504 -00055 -1,9504 -00055 -3,2762 -00077 -3,2762 -00077 -01764 -01405 -01764 -3,1100 -00803 -3,1100
  17-1 В Е 17-2 В Е 18-1 Е¢ В¢ 18-2 Е¢ В¢ 19-1 В¢ А¢ 19-2 В¢ А¢  
N M Q -00304 -00304 -1,3316 -00129 -1,3316 -00277 -00129

 

Пользуясь симметрией фермы, определяем усилия в элементах от загружений фермы постоянной и временной нагрузкой. Сочетаниями нагрузок, в соответствии с [2], являются:

а) постоянные и временные нагрузки по всей длине конструкции;

б) постоянные нагрузки по всей длине конструкции и временные – на половине длины.

За расчетное усилие в элементе принимается наибольшее усилие, которое может появиться при эксплуатации от возможного сочетания постоянных и временных нагрузок.

Результаты определения расчетных усилий в стержнях фермы приведены в таблице 3.

 

Таблица 3 – Расчетные усилия в стержнях фермы

Элементы фермы Стержни Усилия от единичной нагрузки Усилия от нагрузок, кН Расчетные усилия, кН Обозначение усилия
постоянной G = 11,37 кН снеговой Р = 18,9 кН
слева справа полная слева справа
Верхний пояс БВ -0,017 -0,007 -0,024 -0,273 -0,321 -0,132 -0,726 O1
ВГ -3,276 -1,950 -5,226 -59,42 -61,916 -36,855 -158,191 O2
ГД -3,274 -1,953 -5,227 -59,42 -61,879 -36,912 -158,211 O2
Нижний пояс АЕ 2,608 1,117 3,725 42,353 49,291 21,111 112,755 U1
ЕЕ¢ 2,592 2,592 5,184 58,942 48,989 48,989 156,92 U2
  Раскосы АВ -3,110 -1,332 -4,442 -50,505 -58,779 -25,175 -134,459 D1
ВЕ 0,779 0,987 1,766 20,079 14,723 18,654 53,453 D2
ЕД 0,872 -0,847 0,025 0,284 16,48 -16,008 16,764 -15,724 D3
Стойки АБ -0,486 -0,004 -0,49 -5,571 -9,185 -0,076 -14,832 V1
ГЕ -0,995 0,001 -0,994 -11,302 -18,805 -0,019 -30,126 V2

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.