Автор: Пользователь скрыл имя, 18 Декабря 2010 в 12:01, курсовая работа
Нужно запроектировать утепленную плиту с фанерными обшивками размером в плане 1,5*6 м.
Фанерные листы обшивок стыкуются между собой на усовое соединение с длиной уса 10δ, где δ - толщина обшивки. Наружные слои фанеры располагаются вдоль пролёта панели.
Собственный вес фермы определяют при kсв = 5 из выражения
Коэффициент надежности для снега определяем по п. 5.7 СНиП 2.01.07-85 в зависимости от отношения
qн/So =0,562/1 = 0,562 < 0,8; yf= 1,6.
Нагрузка на 1 м фермы
q = 1,853*6 =11,118 кН/м.
Нагрузка на узел верхнего пояса фермы
P=11,118*3 = 33,354 кН.
Определение усилий в элементах фермы и подбор сечений.
Усилия
в элементах фермы определяем
методом вырезания узлов.
Максимальный изгибающий момент в панели от внеузловой равномерно распределенной нагрузки определяем с учетом, что на верхний пояс приходится половина собственного веса фермы
Для уменьшения изгибающего момента в панели фермы создаем внецентренное приложение нормальной силы, в результате чегo в узлах верхнего пояса возникают разгружающие отрицательные моменты (см. рис. 2.2).
Значение расчетного эксцентриситета вычисляем из условия равенства опорных и пролетных моментов в опорной панели верхнего пояса фермы:
Мо/2 =N*e, откуда e =M0/2*N;
е = 12,16/2*134,854=0,045 м.
Рис. 2.2. К расчету верхнего пояса; эпюры изгибающих моментов
Принимаем
эксцентриситет приложения нормальной
силы
во всех узлах верхнего пояса е=0,05
м, тогда разгружающий
момент для опорной панели будет
MN = - 0,05*134,854 = - 6,743 кНм.
Принимаем сечение верхнего пояса в виде клееного пакета состоящего из черновых заготовок по рекомендуемому сортаменту пиломатериалов второго сорта (применительно к ГОСТ 24454-80) сечением 40*175 мм.
После фрезерования черновых заготовок по пластям на склейку идут чистые доски сечением 33*175 мм. Клееный пакет состоит из 10 досок общей высотой 10*33=330 мм. После склейки пакета его еще раз фрезеруют по боковым поверхностям; таким образом, сечение клееного пакета составляет 160*330 мм.
Площадь поперечного сечения
F = 0,16*0,33 = 5,28*10-2 м2.
Момент сопротивления
W = 0,16*0,332/6 = 0,29*10-2 м3.
Принимаем расчетные характеристики древесины второго сорта по табл. 3 СНиП 11-25-80. Расчетное сопротивление изгибу и сжатию: Rи= Rс=15 МПа.
Расчет на прочность сжато-изгибаемых элементов производят по формуле (см. п. 4.17 СНиП И-25-80)
Для шарнирно опертых элементов при эпюрах изгибающих моментов параболического и прямоугольного очертания, как имеет место в нашем случае (см. рис. 2.2), Мg определяют по формуле:
где
Гибкость панели верхнего пояса в плоскости действия момента при lр- 3,233 м
λ= 3,233/(0,289*0,33) =34.
Тогда коэффициенты:
φ=3000/342=2,6;
Расчетный изгибающий момент
Напряжение в панели АС
Так как панели кровли крепятся по всей длине верхнего пояса, то проверку на устойчивость плоской фермы деформирования не проводим. Усилие в коньковой панели СД
Nсд = -P/sinα= -33,354/0,371 = -89,9 кН.
Принимаем то же сечение, что и в опорной панели.
Коэффициенты:
Расчетный изгибающий момент
Напряжение в панели СД
Нижний пояс. Расчетное усилие в нижнем поясе
Нижний пояс фермы выполняют из уголков стали марки ВСтЗкп2-1 по ТУ 14-1-3023-80. Необходимая площадь сечения пояса
здесь
где значение берут по табл. 51, а коэффициент условия работы - 0,9 согласно табл. 6, п. 5 СНиП II-23-81. Принимаем два уголка размером 63*40*6
F = 0,59*10-3 >0,3*10-3 м2.
Во избежание большого провисания нижнего пояса фермы устраивают дополнительную подвеску из круглой стали d =12 мм, расположенную в узлах С и Е верхнего пояса. В этом случае пролет нижнего пояса будет
lо =lp/4 = 3000 мм.
Радиус инерции принятых уголков ix = 0,0199 м. Гибкость нижнего пояса
λ=3/0,0199 =151 < 400,
где λ= 400 — предельная гибкость металлического нижнего пояса.
Раскос. Расчетное усилие в раскосе
Сечение раскоса принимают из клееного пакета такой же ширины, что и для верхнего пояса — 160 мм. Высоту сечения раскоса принимают из пяти досок толщиной 33 мм после фрезерования; общая высота пакета
h =5*33= 165 мм
Гибкость раскоса
λ= 3,233/ (0,289*0,165) =68;
φ = 3000/682 =0,65.
Напряжение в сжатом раскосе с учетом устойчивости
Стойка. Усилие в стойке
V=P=33,354 кН.
Принимаем стойку из круглой стали
Здесь коэффициент 0,8 учитывает снижение расчетного сопротивления при наличии нарезки; расчетное сопротивление стали принято по табл. 51 с коэффициентом условия работы γ= 0,9 по табл. 6 п. 5 СНиП II-23-81,
Принимаем: d = 27 мм; Fнт= 0,418*10-3 м2 > 0,2*10-3 м2.
Расчет
и конструирование узловых
Опорный узел (рис. 2.3) выполняют из листовой стали марки ВСтЗкп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.
Упорная плита. Плиту с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс фермы, рассчитывают на изгиб приближенно как однопролетную балку с поперечным сечением тавровой формы (см. рис. 2.3,б и 2.4,а).
Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота опорной плиты должна составлять
hп=hв.п-2е=330-2*50=230 мм,
где hв.п— высота сечения верхнего пояса.
Ширину
упорной плиты принимают по ширине
сечения верх
него пояса bп
= 160 мм. Площадь поперечного сечения
F = 70*8+60*6 = 9,2*102 мм2.
Статический момент поперечного, сечения относительно оси х1-х1
Sx1= 70*8*64+60*6*30=46,6*103 мм3.
Расстояние от оси x1— x1 до центра тяжести сечения:
Sxn /F =46,6*103/(9,2*102) =50,7 мм;
y1 =68 -50,7=17,3 мм; уp= 50,7-30=20,7 мм.
Момент инерции сечения относительно оси
Jx = 70*83/12+70*8*13,32 +6*603 /12+6*60*20,72 =36,4*104 мм4.
Момент
сопротивления
Wmin=36,4*104/50,7=7,2*103 мм3;
Wmax=36,4*104/17,3=21*103 мм3.
Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту
Рис. 2.3 Опорный узел
а – конструкция узла; б – упорная плита
Принимаем пролет упорной плиты, равным расстоянию между вертикальными листами в осях lП = 140 мм. Изгибающий момент
M=3,665*70*1402*10-3/8=628,464 кН*мм.
Напряжение изгиба в плите
Рис. 2.4. К расчету плит опорного узла
a — упорной плиты; б — опорной плиты
где — расчетное сопротивление стали согласно табл. 51
СНиП II-23-81.
Опорная плита.Горизонтальную опорную плиту (см. рис. 2.4,б) рассчитывают на изгиб под действием напряжений смятия ее основания как однопролетную балку с двумя консолями.
Опорная реакция фермы (снег на всем пролете)
А =В = 2*Р = 2*33,354=66,708 кН.
Площадь опорной плиты принимают
F= 200*270=540*102 мм2.
Напряжение смятия
Момент в консольной части плиты
Мк= 1,235*652*10-2/2 =26,089 кН*мм.
Момент в средней части плиты
Мср=1,235*1402 *10-2/8 -26,089=4,169 кН*мм.
Требуемый момент сопротивления
Wтр=26,089*103/220=118,586
мм3.
Необходимая толщина плиты
Принимаем толщину плиты δ=12 мм.
Сварные швы прикрепления поясных уголков к вертикальным фасонкам в опорном узле. Усилие на шов у обушка одного уголка
Т=125,078*0,7/2=43,777 кН.
Усилие на шов у пера одного уголка
Т1=125,078/2-43,777=18,762 кН.
Длина шва у обушка при kf=6 мм
Длина шва у пера при kf=6 мм
Конструктивно
длина шва принята
Сварные швы, прикрепляющие пластинки-ребра упорной плиты к вертикальным фасонкам (см. рис. 2.4,б). Усилие на одну пластинку
N= 134,854/3=44,951 кН.