В основном применяют однопролётные двускатные рамы при пролётах 12…24 м. Трёхшарнирная рама является статически определимой. Преимуществом этой схемы является независимость действующих в её сечениях усилий от осадки фундаментов и относительная простота решений шарнирных опорных узлов. К недостаткам относится возникновение больших изгибающих моментов в карнизных сечениях или узлах.
Трёхшарнирные клеедеревянные рамы заводского изготовления являются одним из основных видов деревянных рам. Элементы этих рам имеют прямоугольные клеедеревянные сечения постоянной ширины и переменной высоты.
Гнутоклееная рама состоит из двух полурам. Полурама представляет собой гнутый элемент переменного сечения. Имеет следующие достоинства: состоит из двух элементов, соединенных тремя шарнирами, переменная высота сечения позволяет экономить древесину. Недостатками являются: большая трудоемкость при изготовлении.
Определение действующих на раму нагрузок
На раму действуют следующие нагрузки:
- нагрузка от собственного веса покрытия и рамы
- снеговая нагрузка в соответствии со снеговым районом
- ветровая нагрузка, определяемая в соответствии с ветровым районом
Все нагрузки рассматриваются в соответствии с коэффициентами надёжности.
Собственный вес рамы:
g = = =0,172кН/м2
gk =0,434кН/м2 - постоянная нормативная нагрузка от плиты покрытия и кровли;
gsk =1,2 кН/м2 - полное нормативное значение снеговой нагрузки;
ksw = 5 - коэффициент собственного веса конструкции табл.1.4./3/;
l =18 м - пролёт рамы.
Ветровая нагрузка:
qwk =w0·k·C
Город Минск находится в II ветровом районе, для которого нормативное значение ветрового давления w0=0,3 кПа(табл. 1.10 /3/), коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте k (табл. 1.11/3/):
Аэродинамический коэффициент принимается по таблице 1.12/3/.
qwk1=0,3·0,63·0.8=0,151кН/м2
qwk2=0,3·0,614·0.8=0,113 кН/м2
qwk3=0,23·0,614·(-0.24)=-0,034 кН/м2
qwk4=0,23·0,752·(-0.24)=-0,042 кН/м2
qwk5=0,23·0,752·(-0.4)=-0,069 кН/м2
qwk6=0,23·0,614·(-0.4)=-0,056 кН/м2
qwk7=0,23·0,614·(-0.24)=-0,056 кН/м2
qwk8=0,23·0,5·(-0.4)=-0,046 кН/м2
Расчетные значения ветровой нагрузки рассчитываются с учетом коэффициента надежности gd = 1,4 /п.1.3.3 /3//:
qwd1=0,657 кН/м qwd5=-0,494 кН/м
qwd2=0,806 кН/м qwd6=-0,403 кН/м
qwd3=-0,242 кН/м qwd7=-0,403 кН/м
qwd4=-0,297 кН/м qwd8=-0,329 кН/м
Снеговая нагрузка:
Минск находится в I IБ снеговом районе, поэтому
S0=1,2кПа (табл. 1.7/3/)
qsk2 = S0·μ=1,2·1.25=1,5 кН/м2
qsk1 = S0·μ=1,2·0.75=0.9 кН/м2
gd = 1,6/п.1.3.2 /3//
Рис. 2.1 Схема снеговой нагрузки, действующей на раму.
Таблица 2.1 Нагрузки, действующие на раму
Наименование нагрузок
Нормативная
нагрузка
кН/м2
Коэффициент
надёжности
по нагрузке
Расчётная
нагрузка
кН/м2
Постоянная:
- кровля
0,08
1,3
0,104
- плита
0,264
0,3169
- собственный вес рамы
0,183
1,1
0,2013
Нагрузки, действующие на 1 м рамы:
- собственный вес рамы:
1,026 кН/м
- от кровли и плиты:
(0.104+0.3169)·5.1=2,147 кН/м
- постоянная:
gd =2,147/cos20+1,026 =3,311кН/м
- снеговая:
qd1= 0,96×5,1/cos20 =5,21 кН/м.
qd2= 1,6·5,1/cos20=8,684 кН/м.
Чтобы перейти от горизонтального направления действия нагрузки к наклонному (по ригелю) делим на косинус угла наклона ригеля.
Для рамы рассматриваются следующие схемы нагружения:
а) постоянная и временная снеговая на всём пролёте;
б) постоянная на всем пролёте и временная снеговая на пролета;
в) постоянная и временные (снеговая и ветровая) на всём пролете;
г) постоянная и временные (снеговая на пролета и ветровая на всём пролете).
Рис. 2.2 Схемы нагружения рамы
Подбор сечений
1. Максимальные усилия (в сечении 2)
Md =349,083 кНм
Nd =97,407 кН
Расчётное сопротивление сжатию и изгибу сосны, при ширине сечения b = 24,5 см: fm.d=15 МПа, fс.о.d=15 МПа (табл. 2.4/3/). fm.d=15·kmod·ks·kh·kd·kr·kt=15·1.05·0.9·0.8·1.1·0.8·1=9,98 МПа