Конструкции из дерева и пластмасс, производственное здание

Условие выполняется.

Опорный раскос (элемент 1-9)

где 

N и l — соответственно усилие и пролет для элемента 1-9.

Расчет на прочность элемента в  плоскости фермы произведем согласно п. 4.17 СНиП II-25-80 как для сжато-изгибаемого элемента из условия:

где 

 в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l — длина элемента 1-2.

Условие выполняется.

Расчет на прочность элемента 1-9 из плоскости фермы произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где  в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

 в соответствии с п. 4.4 СНиП II-25-80.

 — расчетная длина опорного  раскоса из плоскости фермы  (в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80).

Условие выполняется.

Нижний пояс

Сечение нижнего пояса принимаем  из двух равнополочных уголков L80´7. Для уголков принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* МПа. По табл. 6* СНиП II-23-81* . Предварительно принимаем узловой болт Æ16 мм (d = 1,6 см).

 

Рис.6.2 Узел 4 нижнего пояса фермы

Проверим выбранное сечение  пояса на внецентренное растяжение согласно п. 5.25  СНиП II-23-81*.

где n и c приняты по прил. 5 СНиП II-23-81*

 — по сортаменту [5].

Стык элементов нижнего пояса  производим в панелях 3-4 и 5-6 с помощью сварки встык, при полном проваре и физическом контроле качества растянутых швов. Согласно п. 11.1* СНиП II-23-81* расчет такого соединения выполнять не требуется.

Раскосы и стойки

Сечение стоек и раскосов принимаем  одинаковыми из бруса b´h = 250´200 мм. Определим геометрические характеристики принятого сечения.

,

,

Рис.6.3 Узел 9. Стойка 9-2 фермы

 

Элемент 10-2

Расчет на прочность элемента 10-2 в плоскости фермы и из плоскости произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где  в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.4 и 4.22 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l — длина элемента 10-2.

Условие выполняется.

Элемент 15-4

Расчет на прочность элемента 15-4 в плоскости фермы и из плоскости произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где  в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.4 и 4.22 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l — длина элемента 15-4.

Условие выполняется.

Элемент 3-13

Расчет на прочность элемента 3-13 в плоскости фермы и из плоскости произведем согласно п. 4.1 СНиП II-25-80 как для центрально сжатого элемента из условия:

где  в соответствии с п. 4.3 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.4 и 4.22 СНиП II-25-80.

 в соответствии с пп. 4.5 и 4.21 СНиП II-25-80.

l — длина элемента 3-13.

Условие выполняется.

Для крепления стальных накладок к  раскосам и стойкам принимаем  болты Æ12 мм (d = 1,2 см). Принимаем класс точности болтов В. , что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С245 согласно п. 3.5 и табл. 59* СНиП II-23-81*.

Минимальное расстояние между осями  болтов вдоль волокон древесины:

Минимальное расстояние между осями  болтов поперек волокон древесины:

Минимальное расстояние от кромки элемента до оси крайних болтов вдоль волокон  древесины:

Из условия размещения болтов в  два ряда по высоте сечения:

Согласно п. 12.19* и табл. 39  СНиП II-23-81*:

Расстояния между центрами болтов в любом направлении:

минимальное     2,5d = 2,5 · 14 = 35 мм

максимальное   

Расстояния от центра болта до края элемента:  

минимальное      1,5d = 1,5 · 14 = 21 мм 

максимальное    

где d = d + 2 мм = 12 + 2 = 14 мм

В соответствии с п. 5.16 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность болта на один шов сплачивания определим:

Число болтов в соединении:

. Принимаем 4 болта Æ 12 мм.

где N — наибольшее усилие в раскосах и стойках (элемент 2-9).

Сечение стальных накладок принимаем b´h = 80´10 мм. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

Определим геометрические характеристики одной накладки:

,

Рассчитаем накладку как центрально сжатый элемент на максимальное усилие сжатия в раскосах и стойках (элемент 2-9) согласно п. 5.3 СНиП II-23-81*,  полагая расчетную длину накладок 300 мм:

где  в соответствии с табл. 72 СНиП II-23-81*.

 в соответствии с п. 6.15* и табл. 19* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

Проверим работу на смятие стальных накладок согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

Проверим принятое сечение раскосов и стоек на максимальное усилие растяжения (элемент 20-7) с учетом ослабления отверстиями под болты согласно п. 4.1 СНиП II-25-80:

Условие выполняется.

Узел 4   

Узел см. рис.6.2

Принимаем узловой болт Æ16 мм (d = 1,6 см). Принимаем класс прочности болтов 4.8, класс точности А. , (что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С245) согласно п. 3.5 и табл. 58*, 59* СНиП II-23-81*.

Проверим работу принятого узлового болта на максимальное равнодействующее усилие в раскосах (узел 9) согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

 для болта Æ16 мм.

Условие выполняется.

Принимаем катет сварного шва, прикрепляющего узловой болт к нижнему поясу 6 мм.

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Условие выполняется.

 

Узел 1

Сечение щек башмака принимаем b´h = 250´10 мм. Принимаем сталь С245. Согласно п. 3 СНиП II-23-81* и табл. 51* .

Определим геометрические характеристики одной щеки башмака:

,

Рассчитаем щеку башмака как  центрально сжатый элемент на максимальное усилие в опорном раскосе от различных  вариантов загружения снеговой нагрузкой (элемент 1-9) согласно п. 5.3 СНиП II-23-81*, полагая расчетную длину щеки башмака 300 мм:

где  в соответствии с табл. 72 СНиП II-23-81*.

 в соответствии с п. 6.15* и табл. 19* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

 

Рис.6.4 Узел 1. Опорный узел  фермы

Проверим прочность древесины  опорного раскоса на смятие согласно п. 5.2 СНиП II-25-80:

где 

Условие выполняется.

Толщину упорной плиты определяем из условия ее работы на изгиб как пластинки, опертой на торцы щеки башмака и ребер (рис. 7.), нагруженной давлением от усилия в опорном раскосе, распределенного по площади опорного раскоса. При этом рассматривают части плиты, опертые по трем и четырем сторонам (кантам), вырезая полосу шириной 1 м. Принимаем сталь С245.

Рис.7. Упорная плита опорного узла фермы

Давление от усилия в опорном  раскосе, распределенного по площади опорного раскоса:

Изгибающий момент, возникающий  в части упорной плиты, закрепленной по трем сторонам, при :

Изгибающий момент, возникающий  в части упорной плиты, закрепленной по четырем кантам, при  :

Толщину упорной плиты найдем по максимальному моменту:

Принимаем  t = 15 мм.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие  упорную плиту со щекой башмака. Четыре шва с общей расчетной  длиной  l_w =  4(250 – 10) = 960 мм воспринимают усилие в опорном раскосе (элемент 1-9).

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Принимаем толщину ребер t = 8 мм. Принимаем сталь С245. Ребра рассчитываем как однопролетную шарнирно опертую балку, нагруженную давлением от усилия в опорном раскосе. Распределенная по длине ребра нагрузка с грузовой площади, приходящейся на одно ребро:

 Изгибающий момент, возникающий  в середине пролета:

Высоту ребра найдем из условия:

Принимаем  b = 95 мм.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие  ребро со щекой башмака. Два шва  с общей расчетной длиной  l_w =  2(95 – 10) = 170 мм воспринимают усилие (опорную реакцию ребра):

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие нижний пояс со щекой башмака.

Два шва с общей расчетной  длиной l_w = 2(220 – 10) = 420 мм, расположенных по обушку уголков, воспринимают усилие:

где N — максимальное усилие в нижнем поясе от различных вариантов загружения снеговой нагрузкой (элемент 1-9).

 — по сортаменту [5].

Два шва с общей расчетной  длиной l_w = 2(150 – 10) = 280 мм, расположенных по перу уголков, воспринимают усилие:

где N — максимальное усилие в нижнем поясе от различных вариантов загружения снеговой нагрузкой (элемент 1-2).

 — по сортаменту [5].

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет швов, расположенных  по обушку уголков, k_f,об = 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Принимаем катет швов, расположенных по обушку уголков, k_f,п = 5 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

Принимаем ширину опорной плиты b = 200 мм. Принимаем сталь С245. Опорную плиту рассчитываем как однопролетную шарнирно опертую балку, нагруженную давлением от максимальной опорной реакции фермы при различных вариантах снеговой нагрузки (R₁ = 225,85 кН, R₂ = 198,14 кН, R₃ = 225,08 кН).

Распределенная нагрузка по длине  опорной плиты от максимальной опорной  реакции фермы:

Максимальный изгибающий момент:

Толщину опорной плиты найдем из условия:

Принимаем  t = 30 мм.

Рассчитаем сварные швы, соединяющие  опорную плиту со щеками башмака. Два шва с общей расчетной  длиной  l_w =  2(200 – 10) = 380 мм воспринимают максимальную опорную реакцию фермы (R = 225,85 кН).

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Принимаем катет шва 6 мм в соответствии с п. 12.8 и табл. 38* СНиП II-23-81*.

 

 

Узел 9

Узел см рис.6.3

Принимаем узловой болт Æ16 мм (d = 1,6 см). Принимаем класс прочности болтов 4.8, класс точности А. , (что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С245) согласно п. 3.5 и табл. 58*, 59* СНиП II-23-81*.

Проверим работу принятого узлового болта на максимальное усилие в стойках (элемент 10-2) согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

 для болта Æ16 мм.

Условие выполняется.

Размеры металлической шайбы (сталь  С245), к которой привариваем узловой болт, принимаем в соответствии с п. 5.2 СНиП II-25-80:

где 

Принимаем ширину шайбы  , высоту находим: . Принимаем h = 255 мм из условия размещения глухарей.

Шайбу прикрепляем к верхнему поясу глухарями Æ12 мм, l = 80 мм. Принимаем класс точности глухарей В. , что соответствует нормативному временному сопротивлению стали С240 согласно п. 3.5 и табл. 59* СНиП II-23-81*.

В соответствии с п. 5.16 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность глухаря на один шов сплачивания определим:

Число глухарей в соединении:

. Принимаем 4 глухаря Æ 12 мм.

где 

Принимаем шайбу 250´280´6 мм из условия размещения глухарей.

Проверим работу на смятие стальных накладок согласно п. 11.7* СНиП II-23-81*:

где значение принято по табл. 35* СНиП II-23-81*.

Условие выполняется.

Принимаем катет сварного шва, прикрепляющего узловой болт к шайбе 6 мм.

Согласно п. 3.4 и табл. 3 СНиП II-23-81*

Согласно табл. 34* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81* , .

Согласно п. 3.4 по табл. 56 с учетом требований п. 11.1* и табл. 55* СНиП II-23-81* принимаем (ручная сварка электродом Э42).

Согласно п. 11.2* СНиП II-23-81*:

Условие выполняется.

Узел 15

Узел см. рис.6.3

Проверим прочность на смятие площадки, через которую передается продольное усилие в верхнем поясе, согласно п. 5.2 СНиП II-25-80:

где 

Условие выполняется.

Принимаем боковые накладки сечением b´h = 250´250 мм.

Принимаем узловой болт Æ16 мм (d = 1,6 см).

В соответствии с п. 5.13 СНиП II-25-80 расчетную несущую способность болта на один шов сплачивания определим:

Проверим работу узлового болта:

где R — максимальная равнодействующая усилий в раскосах при различных загружениях

 

т = 0,75 — коэффициент условий работы, учитывающий податливость накладок, прикрепленных к поясу нагелями, являющимися упругими опорами узлового болта.