Жилое двухэтажное здание без подвала

Терминология:

• Ширина МЗП (пластины) – размер в направлении, параллельном широкой плоскости зуба;
• Ось пластины - нормаль к широкой плоскости зуба;
• Угол a – угол между продольной осью пластины и направлением усилия (угол между направлением усилия и нормалью к широкой плоскости зуба);
• Угол b – угол между направлением волокон древесины и направлением усилия;
• Угол – угол между продольной осью пластины и направлением срезающего усилия;
• η – коэффициент снижения прочности в опорном узле треугольной фермы.

 

Порядок вычислений

 

Требуемую площадь МЗПнаходим из условий смятия древесины и  изгиба зубьев, при сдвиге и сжатии

 

где – расчетная несущая способность на 1 см² соединения, определяемая по таблице 3 [5];

 – расчетная площадь  поверхности МЗПна стыкуемом  элементе, определяемая за вычетом  площадей участков пластины в  виде полос шириной 10 мм, примыкающих  к линиям сопряжения элементов  и участков пластины, находящихся  за пределами зоны рационального  расположения МЗП.

Зона рационального расположения пластины ограничивается линиями, параллельными  линии стыка, проходящими по обе  стороны от нее на расстоянии половины длины линии стыка.

Стыковое соединение сжатых элементов, усилия которых направлены вдоль волокон, следует рассчитывать на смятие древесины в местах контакта. При этом МЗП устанавливается  конструктивно.

 

Несущая способность МЗП при  растяжении

 

где – размер пластины в направлении, перпендикулярном направлению усилия;

 – расчетная несущая  способность пластины на растяжение, определяемая по таблице 4 [5].

 

Несущая способность МЗП при  срезе

 

где – длина среза сечения пластины без учета ослаблений;

 – расчетная несущая  способность пластины на срез, определяемая по таблице 5 [5].

При совместном действии на пластину усилий среза и растяжения должно выполняться условие:

 

 

1. Опорный узел 1 (6) (рисунок 6.14)

 

Рисунок 6.14 – Схема узла 1 (2). Усилия по схеме I и по схеме II

 

Требуемая площадь соединения на верхнем поясе:

 

 

Требуемая площадь соединения на нижнем поясе:

 

 

 

Требуемая длина среза  при усилии среза :

 

 

 

 

Ширина зоны рационального  расположения МЗП относительно линии  среза при фактической величине:

 

 

 

Рисунок 6.15 – Размещение МЗП в узле 1 (6)

 

2. Узел 9 (11)(рисунок 6.16)

Рисунок 6.16 – Схема узла 9 (11). Усилия по схеме I и по схеме II

 

Требуемая площадь  соединения на верхнем поясе:

 

 

Принимаем

Требуемая площадь  соединения на раскосе:

 

 

Принимаем

Требуемая длина среза при усилии среза (табл. 3):

 

 

 

 

 

Фактическая площадь соединения:

 

Рисунок 6.17 – Размещение МЗП в узле 9 (11)

 

3. Узел8 (10) (рисунок 6.18)

Рисунок 6.18 – Схема узла 8 (10). Усилия по схеме I и по схеме II

 

Опорный раскос 14 (18)

Требуемая площадь соединения

 

 

Принимаем

Требуемая длина среза  при усилии среза

 

 

 

 

 

Раскос 13 (17)

Требуемая площадь соединения

 

 

Принимаем

Требуемая длина среза  при усилии среза

 

 

 

 

 

 

Верхний пояс, стержни 7 (10) и 6 (9)

Определение равнодействующей усилий в раскосах

Угол между осями раскосов

 

Равнодействующая усилий по теореме косинусов

 

Определение угла наклона  равнодействующей усилий к оси стержня 17 по теореме синусов

 

Определение угла наклона  равнодействующей усилий к оси верхнего пояса

 

Требуемая площадь соединения на верхнем поясе

 

 

Принимаем МЗП-1,2 сечением 120х400 мм.

 

Фактическая площадь соединения (рисунок 6.22):

 

 

 

Рисунок 6.19 – Размещение МЗП в узле 8 (10)

 

 

4. Узел 7 (рисунок 6.20)

 

 

Рисунок 6.20– Схема узла 7. Усилия по схеме I и по схеме II

Определение равнодействующей усилий в раскосах:

 

Определение угла наклона равнодействующей усилий в раскосах  
к оси стержня 12

 

 

Требуемая площадь соединения на верхнем  поясе:

 

 

 

Принимаем

Требуемая площадь соединения на раскосе:

 

 

Требуемая длина пластины по условиям восприятия растягивающегося усилия

 

При α =0° (между продольной осью пластины и действующим усилием),

 

 

 

 

Рисунок 6.21 – Размещение МЗП в узле 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Узел 3(6) (рисунок 6.22)

 

 Рисунок 6.22– Схема узла 3(6). Усилия по схеме I и по схеме II

 

Требуемая площадь  соединения на раскосе 15(19):

 

Принимаем

Требуемая площадь  соединения на раскосе 14(18):

 

Принимаем

Требуемая площадь на нижнем поясе:

 

 

Принимаем

Требуемая длина среза  при усилии среза

 

 

Принимаем пластину размерами 120x220

Фактическая площадь соединения (рисунок 6.30):

 

 

Рисунок 6.23 – Размещение МЗП в узле 3(6)

 

6. Узел 4(5) (рисунок 6.24)

 Рисунок 6.24– Схема узла 4(5). Усилия по схеме I и по схеме II

 

 

Требуемая площадь соединения на раскосе 13(17):

 

Принимаем

Требуемая площадь соединения на раскосе 12(16):

 

Принимаем

Требуемая площадь на нижнем поясе:

 

 

Принимаем

Требуемая длина среза  при усилии среза

 

 

Принимаем пластину размерами 210x160

Фактическая площадь соединения (рисунок 6.29):

 

 

Рисунок 6.25 – Размещение МЗП в узле 4(5)

 

7. Стык досок нижнего пояса.

 

 

Рисунок 6.26 – Схема усилий в стержне 3

 

С учетом длины досок принимаем стык в  нижнем поясе в стержне  3.

 

 

Требуемая площадь сечения:

 

Требуемая длина пластины МЗП-В по условиям восприятия растягивающего усилия

 

 

 

 

Принимаем пластину размерами 140х150мм.

Рисунок 6.27 – Расстановка МЗП в узле №12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТОЙКИ КАРКАСНОЙ СТЕНЫ

 

1. Вариант конструкции стены здания

 

Рисунок 7.1 – Разрез выбранного для расчета варианта стены

 

2. Исходные данные на проектирование цельнодеревянной стойки

 

Требуется подобрать сечение  деревянной брусчатой стойки.

Высота стойки .

Шаг стоек .

Ориентировочное сечение  стоек мм.

Материал стойки – сосна 2-го сорта. Согласно таблице 3 [3] расчётное сопротивление на сжатие

Закрепление концов шарнирное.

Ориентировочное сечение  бруса  мм.

Здание относится ко II уровню ответственности (согласно [4]). Коэффициент надежности по ответственности здания .

 

3. Сбор нагрузок на цельнодеревянную стойку

 

Нагрузки на стойку первого этажа представлены в таблице 7.1.

 

Собственный вес фермы

 

 

Таблица 7.1 – Нагрузки на стойку первого этажа

Вид нагрузки и ее расчет	Нормативная нагрузка,	Коэффициент надежности по нагрузке,	Расчётная нагрузка,
Постоянная нагрузка от веса вышележащих конструкций
Нормативная нагрузка от веса покрытия и фермы (см. табл. 6.1)	1,566
Расчетная нагрузка от веса покрытия и фермы (см. табл. 6.1)			2,208
Нормативная нагрузка от веса перекрытия и КФ балки (см. табл. 4.1) ,5	1,120
Расчетная нагрузка от веса перекрытия и КФ балки (см. табл. 4.1) ,5			1,229
Временная нагрузка
Расчетная нагрузка от веса снегового покрова (определенная по схеме II на рисунке 6.2, как реакция правой опоры)	10,39	1,43	14,86
Временная нагрузка на перекрытия согласно поз. 1 таблице 8.3 [4]	5,25	1,3	6,825
Всего от вышележащих конструкций	18,32		25,122
Постоянная нагрузка от веса элементов каркасной стены
Обвязка – брус 150х100 мм	0,075	1,1	0,0825
ГКЛ KNAUF (толщина 12,5 мм)	0,0035	1,1	0,00385
Пароизоляционная  пленка ЮТАФОЛ	0,00616	1,2	0,00739
Утеплитель Rockwool Лайт Баттс	0,1554	1,2	0,1865
Гидроветроизоляция ЮТАФОЛ	0,00616	1,2	0,00739
Наружная отделка –  доски 25х100 мм	0,35	1,1	0,385
Всего от веса элементов  каркасной стены, на 2 этажа	1,192		1,345
Всего полная нагрузка на стойку без учета собственного веса	19,512		26,467

С учетом шага стоек ,

 

 

Собственный вес стойки на 2 этажа (ориентировочно

 

 

Итого нагрузка на стойку первого  этажа составляет:

 

 

 

4. Расчёт цельнодеревянной стойки

 

Материал стойки – сосна 2-го сорта. Согласно таблице 3 [3] расчётное сопротивление на сжатие

Расчётная длина стойки

 

 – коэффициент для  шарнирно закрепленных концов  стойки согласно п. 4.21 [3].

 

Задаёмся гибкостью . Согласно таблице 14 [4] предельная гибкость колонн

Коэффициент продольного  изгиба при гибкости

 

Требуемая площадь поперечного  сечения стойки

 

Минимальный требуемый радиус инерции сечения

 

Требуемая высота сечения  стойки

 

Принимаем высоту сечения  стойки мм.

Требуемая ширина сечения

 

Принимаем ширину стойки мм.

Фактическая площадь поперечного  сечения стойки

 

Проверка прочности принятого  сечения.

Гибкость с учётом расстановки  связей между стойками в середине расчетной длины

 

 

 

Коэффициент продольного  изгиба при гибкости

 

Прочность

 

Прочность обеспечена. Окончательно принимаем сечения цельнодеревянных стоек каркасной стены сечением мм (рисунок 7.4). Принятые стойки удовлетворяют условиям по прочности и устойчивости.

Рисунок 7.4 – Поперечное сечение цельнодеревянной стойки

 

5. Расчёт составной стойки

 

Требуется подобрать сечение  деревянной стойки каркаса как составной  центрально-сжатый стержень. Ориентировочное  сечение стойки представляет собой  две доски  мм, скреплённые гвоздями диаметром 4 мм с шагом 250 мм (рисунок 7.5).

Рисунок 7.5 – Поперечное сечение составной стойки

Материал стойки – сосна 2-го сорта. Согласно таблице 3 [3] расчётное сопротивление на сжатие

Расчётная длина в плоскости OX –  мм.

Расчётная длина в плоскости OY –  мм.

Закрепление концов шарнирное.

Здание относится ко II уровню ответственности (согласно [4]). Коэффициент надежности по ответственности здания .

 

Собственный вес составной стойки на 2 этажа