Деревянные конструкции промышленного здания

     где а_d – расстояние между прогонами.

     Поскольку пролет прогона l=3,9м<4,5м, принимаем конструкцию равномоментного консольно-балочного прогона.

     Максимальный  изгибающий момент над промежуточной  опорой:

      .                            (2.20)

     Требуемый момент сопротивления равен:

      ,                                                           (2.21)

     где , здесь f_m,d=13 МПа=1,3 кН/см² – расчетное сопротивление изгибу элементов прямоугольного сечения из древесины 2-го сорта;

     k_x=0.8 – переходный коэффициент для пихты, учитывающий породу древесины;

     k_mod=0.95 – коэффициент условий работы для 3-го класса условий эксплуатации при учете полной снеговой нагрузки;

      - коэффициент надежности по  назначению для второго класса  ответственности здания.

     Приняв  ширину сечения прогона b=10.0см, определяем требуемую высоту сечения:

      .                                                         (2.22)

     В соответствии с сортаментом пиломатериалов (прил. Б, табл. Б.1[1]), принимаем h=15см.

     Определяем  запас прочности:

                                                                  (2.23)

                                                            (2.24)

      .                                                                (2.25)

     Проверяем принятое сечение по жесткости;

                 (2.26)

     где F_k=1,4 кН/м=1400 кН/см – полная нормативная нагрузка;

      -модуль упругости древесины вдоль волокон;

      ;                                                    (2.27)

     1/163 – предельный относительный прогиб  для l=3,9м.

     Шарниры в консольно-балочном прогоне осуществляем в виде косого прируба.

       
 
 
 
 
 
 
 

     Рисунок 2.1- Шарнир в виде косого прируба

     1 – брус сечением 100х150мм, 2 – болт  d=8мм, l=200мм; 3 – гайка; 4 – квадратная шайба 40х40х4мм.

     3 Расчет несущих конструкций покрытия и подбор сечения элементов

     3.1 Статический расчет фермы

     Расчетный пролет фермы  . Расчетную высоту фермы принимаем исходя из условия .

     Нагрузка  от покрытия на один метр горизонтальной проекции: 

      ,                                                                   (3.1)

      ,                                                                   (3.2)

     где  - постоянная нормативная нагрузка от покрытия на 1м² плана, включая вес прогона;

      - постоянная расчетная нагрузка  от покрытия на 1м² плана, включая вес прогона;

     b=1,7м – номинальная ширина панели.

     Нагрузка  от снега:

      ,                                                                  (3.3)

      .                                                                   (3.4)

     Нагрузка  от собственного веса фермы по формуле:

      ,                     (3.5)

     где =4,5 – коэффициент собственной массы для деревянной фермы.

     Постоянная  нагрузка от покрытия на 1м² горизонтальной проекции с учетом массы фермы равна:

     нормативная ,

     расчетная .

     Постоянная  нагрузка на 1 п.м.: ,         (3.6)

     Снеговая  нагрузка на 1 п.м.: .             (3.7)

     Ветровую  нагрузку в расчете не учитываем, так как она разгружает ферму. 

     

 

     Рисунок 3.1 - Определение усилий от постоянной нагрузки 

     

 

     Рисунок 3.2 - Определение усилий от снеговой нагрузки

     

     Рисунок 3.3 - Определение усилий от снеговой нагрузки 

     Таблица 3.1 - Усилия в элементах фермы, кН

     3.2 Конструктивный расчет

     При проектировании условимся, что при  изготовлении деревянных элементов  треугольной фермы будет использована древесина пихта 2-го сорта по ГОСТ 24454-80, а для изготовления металлических элементов - сталь класса С245 по ГОСТ 27772-88.

     3.3 Подбор сечение верхнего и нижнего пояса

     Расчет  верхнего пояса ведем по наибольшему  усилию в первой панели   1-2, равному 57,8 кН.

     Верхний пояс проектируем сечением h х b = 40 х 27,5 см из 16 пластин толщиной 25мм.

     Геометрические  характеристики сечения балки:

       – площадь поперечного сечения:

     А =  40 ∙ 27,5 = 1100 см²;

     – момент инерции:

      ;

     Гибкость  определяется по формуле в соответствии с пунктами 7.1.4.3 и 7.1.4.8 [1]:

     где  l_d – расчетная длина элемента, равная согласно пункту 7.1.4.4[1]:

     где μ₀ – коэффициент, учитывающий закрепление элемента и нагрузку, действующую на элемент, определяется по таблице 7.1 [1] и равно μ₀ = 1 (продольная сила приложенная по концам стрежня при шарнирном закреплении);

     l – свободная длина стержня.

      .

     i_z – радиус инерции сечения элемента в направлении соответствующей оси, определим по формуле:

      ;

      .

     Так как гибкость λ=92,17 > 35 согласно пункту 7.1.4.2 [1], следует провести проверку на устойчивость:

     где σ_с,0,d – расчетное сжимающее напряжение вдоль волокон древесины, равное:

     где А_d – расчетная площадь поперечного сечения;

     N_d – продольная сила, равная:

      .

      .

     k_c – коэффициент продольного изгиба, определяемый в зависимости от гибкости элемента:

     где λ_rel определяется согласно пункту 7.1.4.2 [1]:

     где Е_0,nom – вероятный минимальный модуль упругости древесины вдоль волокон (пункт 6.1.5.1 [1]), равный:

      .                                              (3.19)

      .

     f_с,0,d – расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон, равное для элементов прямоугольного сечения 2 сорта древесины, шириной свыше 0.13 м при высоте сечения от 0.13 до 0.5 м  f_с,0,d = 15.0 МПа = 1.5 кН/см².

     Получим, > , принятое сечение удовлетворяет условиям устойчивости.

     Сечение нижнего пояса принимаем одинаковым с верхним – 40 х 30 см.

     Подбираем сечение металлического уголка нижнего  пояса.

     Расчет  на прочность элементов, подверженных центральному растяжению или сжатию силой  следует выполнять по формуле:         

                                                            (3.20)

      ;

      см².

     Принимаем ∟45х4, А=3,48см².