Расчет строительной конструкции из древесины - плоской треугольной балочной фермы покрытия на лобовых врубках с подвесным перекрытием

 

4.3. Опорный узел.

 

Выбираем опорный узел на натяжных хомутах.

Опорный узел образован колонной, верхним поясом и нижним поясом. Усилия в опорном узле передаются в следующем порядке: сжимающее усилие верхнего пояса передается на вкладыш; на вкладыше вертикальная составляющая этого усилия передается через подбалку и подферменный брус на колонну; горизонтальная составляющая усилия передается на швеллер, затем на левые уголки и через 4 тяжа на правые уголки, с уголков на накладки, а затем через нагельное поле усилие передается на нижний пояс.

 

1. Расчет тяжей.

 

s=N_{н п} / 4 A_{т тр} <= R_{р ст} * g_c

 

R_{р ст} = 2100 тс/см²; g_c = 1; N_{н п} = 13.34 тс

 

A_{т тр}= N_н.п / 4 R_y g_c = 13340 / (2100 * 1 * 4) = 1.6 см²

 

А_бр = А_{т тр} / 0.7 = 1.6 / 0.7 = 2.3 см² => d = 2.5 см²

 

Округляем до ближайшего сортаментного значения d_т = 2.5 см

 

2. Расчет болтов (нагелей), прикрепляющих накладки к нижнему поясу.

 

Диаметр болта (нагеля) принимаем из конструктивных соображений

 

D_б = h_{н п} / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.3 см Þ d = 1.84 см

 

Количество  болтов (нагелей)

 

Т_б = 250 * d² = 250 * 1.5² = 562.5 кгс

 

n_б = N_{н п} / (n_ср * Т_б) = 13340 / (562.5 * 2) = 11.8 шт Þ n_б = 12 шт

 

3. Расчет опорного вкладыша.

 

s = N_{в п} / A_{в п} <= R^a_см * m_в

 

R^a_см = R_см / [1 + (R_см / R⁹⁰_см - 1)] * (sina)³

 

R_см = 130 кгс/см²; R⁹⁰_см = 30 кгс/см²; m_в = 1; N_{в п} = 10.65 тс

 

R^a_см = 130 / [1 + (130 / 30 - 1) * 0,7] = 100.14 кгс/см²

 

s = 10650 / 12.5*15 = 56.89 кгс/см² <= 100.14 * 1 = 100.14 кгс/см²

 

Опорный вкладыш удовлетворяет  необходимым условиям.

 

4. Расчет накладок.

 

s_см = N_{н п} / (2 A_нк) <= R_см * m_в

 

R_см = 130 кгс/см²

 

A_нк >= N_{н п} / (2 R_см * m_в) = 13340 / (2 * 130) = 51.3 см²

 

Высоту накладок принимаем  из конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса

 

h_нк = 12.5 см

 

b_нк = A_нк / h_нк = 51.3 / 12.5 = 4.1 см Þ b_нк = 5 см

 

5. Расчет швеллера

 

 

M_max = N_т (a + b / 2)

 

где a – толщина накладки;

b – толщина нижнего пояса фермы.

 

N_т = N_{н п} / 4 = 13340 / 4 = 3335

 

M_max = 3335 * (5 + 6.25) = 37518 кгс*см

 

s = М_max / W <= R_{р ст} * g_c

 

W_{у тр} = М_max / (R_{р ст} * g_c) = 37518 / (2100 * 1) = 14.86 см³

 

Из конструктивных соображений выбираем швеллер №20 с W_y = 153 см³, что удовлетворяет условию W_y >= W_{у тр}

 

6. Расчет уголков.

 

 

М_max = N_{н п} / 8 * (c + h / 2) = 13340 /8 * (20 + 12.5 / 2) = 63523.31 кгс*см

 

где c – удвоенное расстояние между кромкой накладки и осью тяжа;

h – высота накладки

 

s = М_max / W_x <= R_{р ст} * g_c

 

R_{р ст} =2300 кгс/см²

 

W_{x тр} = М_max / (R_y * g_c) = 6352.31 / (2100 * 1) = 10.89 cм³

 

Выбираем неравнополочный уголок №9/5.6 толщиной 6 мм с W_x = 11.67 см³, что удовлетворяет условию W_x >= W_{x тр}.

 

7. Подбор сечения подферменного бруса.

 

N_верт = (G+P) * n / 2 = 2833 * 6 / 2 = 8499 кгс

 

где n - количество панелей.

 

s = N_верт / (b_{п бр} * b) < R⁹⁰_см * m_в

 

b_{п бр} = N_верт / (b * R⁹⁰_см * m_в) = 8499 / (30 * 12.5 * 1) = 21.3 cм

 

Выбираем подферменный брус сечением b = 22 см; h = 10 см.

 

4.4. Стык нижнего пояса.

 

1. Строительный подъем

 

f_стр = L_ф / 200 = 1500 / 200 =7.5 см

 

2) Расчет болтов (нагелей), прикрепляющих накладки к нижнему поясу.

 

Диаметр болта (нагеля) принимаем из конструктивных соображений

 

D_б = h_{н п} / 9.5 = 17.5 / 9.5 = 1.84 см Þ d = 2 см

 

Количество  болтов (нагелей)

 

Т_б = 250 * d² = 250 * 2² = 1000 кгс

 

n_б = N_{н п} / (n_ср * Т_б) =  13340/ (1000 * 2) = 6.67 шт Þ n_б = 8 шт

 

3) Расчет накладок.

 

s = N_{н п} / (2 A_нк) <= R_р * m_в

 

R_р = 100 кгс/см²

 

A_нк >= N_{н п} / (2 R_р * m_в) = 13340 / (2 * 100 * 1) = 66.7 см²

 

Высоту накладок принимаем  из конструктивных соображений равной высоте нижнего пояса

 

h_нк = 12.5 см

 

b_нк = A_нк / h_нк = 66.7 / 12.5 = 5.3 см Þ b_нк = 7.5 см

 

Выбираем накладки сечением b = 7.5 см h = 12.5 см.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

1. ”Конспект лекций  по деревянным конструкциям”  Ширяев Г. В. - 2003 г.

 

2. Карлсен “Деревянные  и пластмассовые конструкции”.

 

3. Кауфман “Деревянные  конструкции”.