Расчет и конструирование ограждающей и несущей конструкции покрытия однопролетного здания

• длина шва у обушка равна:

• из расчета на срез (условный) по металлу шва:

  м=15 см

• из расчета на срез (условны) по границе сплавления:

м=11,2см

• длина шва у пера:

• м=6,2см
• м=4,8см

Принимаем длину шва  для приварки каждого уголка к  фасонкам с учетом удлинения каждого  шва на 10 мм:

• у обушка – 150+10=160мм;
• у пера – 70+10=80мм.

 

2. Расчет промежуточного узла верхнего пояса (В)

Стык клееных блоков верхнего пояса в узле В с двух сторон поперечного сечения 145×120. Снизу стык клееных блоков поддерживается подбалкой 2 с размерами сечения 135×145 мм, которая опирается на стойку ВД. Соединение накладок и подбалки с клееными блоками осуществляется с помощью стальных болтов диаметром 12 мм.

Для обеспечения постоянного  эксцентриситета по всей длине верхнего пояса в месте стыка панелей  в узле В устраивается прорезь глубиной 2е=2×15,5=31см от верней кромки.

Деревянная подбалка работает на местное смятие поперек волокон торцом стойки ВД, которая крепится к верхнему поясу с помощью деревянных накладок 3 и металлических болтов диаметром 12 мм. Усилие сжатия в стойке V₁=82206,3Н.

 

Проверка прочности  древесины подбалки на смятие:

Па.

где F_см=b_с×h_с=13,5 ×130=175,5 см²

Для обеспечения прочности  на местное смятие поперек волокон  подбалка изготавливается из древесины  дуба.

В этом случае: Па>5,52*10⁶ Па.

где m=2 – коэффициент по расчетному сопротивлению смятию поперек волокон для древесины дуба.

 

3. Расчет промежуточного узла Д нижнего пояса

 

В узле нижнего пояса  сходятся пять элементов: раскос БД, стойка ВД, раскос ДГ, панели нижнего пояса  АД и ДД’, которые своими торцами  упираются в металлические диафрагмы.

Расчетные значения усилий в элементах:

• в раскосе БД – U₁=237576 Н;
• в стойке ВД – V₁=-82206 Н;
• в раскосе ДГ –Д^/₁=465 Н;

                                    Д₁=-54168 Н;

• в панели ДК – U₂=246619 Н.

 

Размеры диафрагм:

см.

см.

см.

см.

Вертикальная диафрагма 1 рассматривается, как закрепленная по трем сторонам пластинка, загруженная  равномерным давлением от горизонтальной составляющей сжимаемого усилия Д₁ в раскосе ДГ.

Па.

Расчетный изгибающий момент в середине свободной кромки: Нм.

Требуемая толщина вертикальной диафрагмы:

м=1,2 см

Принимаем мм.

Горизонтальная диафрагма 2, поддерживает снизу вертикальным ребром 3, разделяются на две пластины. Левая пластинка с размерами  сторон h₃×b_г=6,5×13,5см рассматриваются, как закреплееная по трем сторонам, загруженная равномерным давлением от действия сжимающего усилия в стойке ВД.

Па.

Расчетный изгибающий момент в пластинке при отношении  сторон равной 0,48≈0,5 определяется по формуле:

 Нм.

Требуемая толщина горизонтальной диафрагмы:

м.

Принимаем мм.

Размеры поперечного сечения  вертикального ребра 3 определяется из условий работы его на изгиб  как балки на двух опорах, загруженной  распределенной нагрузкой V₁=82206Н. Расчетный изгибающий момент равен:

Требуемый момент сопротивления:

м³

Задаваясь толщиной ребра  b_р=10мм определяем его высоту: см

Принимаем высоту вертикального  ребра h_p=6 см.

Раскос ДГ в узле Д крепится к металлическим фасонкам с помощью болтов диаметром d=12мм, которые воспринимают растягивающие усилие в раскосе Д^/₁=465Н.

Расчетная несущая способность  одного болта определяется по формулам:

• из условия смятия древесины нагельного гнезда раскоса:

;

• из условий изгиба болта:

;

но и не более .

Необходимое количество болтов для крепления раскоса к металлическим  фасонкам:

шт

Принимаем два болта  d=12мм.

Уголки панели ДД’ нижнего пояса крепятся в узле Д с помощью сварных швов, которые должны воспринимать растягивающие усилие U₂=246619Н.

Усилие на шов:

• у обушка одного уголка: Н;
• у пера: Н.

Длина сварного шва определяется:

• длина шва у обушка равна:

• из расчета на срез по металлу шва:

м;

• из расчета на срез по границе сплавления:

м;

• длина шва у пера:

• м;
• м.

Принимаем длину шва  для приварки каждого уголка к  фасонкам с учетом удлинения каждого  шва на 10 мм:

• у обушка – 150+10=160мм;
• у пера – 70+10=80мм.

 

 

4.6.4. Расчет опорного  узла А

В узле А опорная стойка АБ и нулевая панель нижнего пояса АД крепится с помощью болтов диаметром d=12мм к сварному металлическому башмаку, состоящему из вертикальных фасонок 1 толщиной 8мм и опорной плиты 2.

После установки ферм в  проектное положение металлические  башмаки узлов присоединяются болтами  d=16мм через опорные плиты к деревянному обвязочному брусу ОБ(сечением 200х200мм), который укладывается в прорези клееных деревянных колонн.

Размеры опорной плиты  определяются из условия работы древесины  обвязочного бруса на смятие поперек  волокон торцом стойки АБ.

м².

Так как один из размеров плиты b_пл=h_со=20,8см, определяем второй:

см.

Принимаем размеры опорной  плиты l_пл × b_пл=30×21см. Длина плиты принята конструктивно из условий расстановки 4-х анкерных болтов, крепящих ферму к обвязочному брусу.

Толщина плиты определяется из условия изгиба консоли от равномерно распределенного давления по поверхности  плиты:

.

Изгибающий момент в  консоли при расчетной ширине 21см и вылете консоли:

см.

Определяется по формуле:

Нм.

Необходимая толщина плиты:

м.

Принимаем мм.

 

4. Расчет конькового узла Г.

 

Клееные блоки верхнего пояса в узле Г соединяются  между собой парными деревянными  накладками 1 сечением 145×120см и металлическими фланцевыми элементами 2. Соединение накладок с клееными блоками осуществляется с помощью стальных болтов диаметром d=12мм. Необходимый эксцентриситет e=15,5см обеспечивается верхней прорезью глубиной 2е=2×15,5=31см.

Сжимающие усилие в раскосе  Д₁=-54168Н передается парными накладками 3 из металлических швеллеров №18У на фланцы 2 через угловые швы на торцах швеллеров.

Швы срезаются усилием:

Н

и сжимаются усилием:

Н.

 

 

Общая длина шва:

см.

Напряжения в швах общей  длиной на одном швеллере l_ш=48,7см:

Па;

Па.

Суммарное напряжение: МПа<180×1=180МПа.

Давление от раскоса  ДГ передается на швеллеры через стальной лист 4 размерами b₁ x a₁=13,5×18см, который рассматривается как закрепленная по контору пластинка, загруженная равномерным давлением торца раскоса ДГ: Па.

Расчетный изгибающий момент в пластинке:

Требуемая толщина пластинки: м=5,6см

Принимаем

 

 

5.0.0 Мероприятия  по защите деревянных конструкций  от возгорания и гниения

 

В соответствии с СНиП 2.03.11-85 конструктивные решения зданий и сооружений должны обеспечивать возможность периодического осмотра деревянных конструкций и возобновления защитных покрытий.

Защита деревянных конструкций  от коррозии, вызываемой воздействием биологических агентов, предусматривает  антисептирование, консервирование, покрытие лакокрасочными материалами или поверхностную пропитку составами комплексного действия.

Применяемые в конструкциях металлические элементы надлежит защищать от коррозии в соответствии с п. 5 СНиП 2.03.11-85.

В местах соприкосновения  деревянных деталей с бетоном, металлом, кирпичной кладкой необходимо устанавливать  гидроизоляционные прокладки из двух слоев рубероида или одного слоя гидроизола.

Защитную обработку  деревянных элементов производить  после выборки гнезд, снятия фасок, сверления отверстий.

Все деревянные элементы цельного сечения (прогоны и связи кровельного  щита)- обработать огне-биозащитным составом марки КСД-А.

Клеёные элементы покрыть  за 2 раза пентафталевой эмалью ПФ-115 (влагостойкое лакокрасочное покрытие).

Деревянные элементы в  местах соприкосновения с металлом обмазать герметиком У-30м.

Металлические детали окрасить за 2 раза пентафталевой эмалью ПФ-115 по грунтовке. 

 

 

Используемая  литература

 

1. СП64.13330.2011 Деревянные конструкции. Нормы проектирования. Актуализированная редакция СНиП II-25-80. / Минрегион России.– М,: ОАО «ЦПП», 2011.-44 с.
2. СП20.13330.2011 Нагрузки и воздействия. Актулизированная редакция СНиП 2.01.07-85*/Минрегион России. – М.: ОАО «ЦПП», 2011. – 88 с.
3. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Нормы проектирования. Актулизированная редакция СНиП II-23-81* / Минрегион России. – М.:ОАО «ЦПП», 2011 – 172 с.
4. СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии. Стройиздат, 1986.
5. В.В. Ермолаев, А.С. Торопов, И.Н. Шурышев. Покрытие по трапецивидным металлодеревянным фермам с клееным верхним поясом. Методические указания по выполнению курсового и дипломного проектов. г. Нижний Новгород 2011 г.
6. ГОСТ 8240-97. Швеллеры стальные горячекатанные. Сортамент.
7. ГОСТ 19903-74*. Прокат листовой горячекатанный. Сортамент.