, где
kf =9.6 – коэффициент, зависящий от вида нагружения и граничных условий;
Ен = 105 кН/см2 – модуль упругости древесины для 2-го предельного состояния [1, п. 3.5];
fдоп = L / 250 = 598 / 250 = 2.392 cм – допустимый прогиб для плит покрытия [1, табл. 16];
Принимаем размеры поперечного сечения ребра из двух составляющих элементов:
Количество связей сдвига на полудлине продольного ребра:
kт = 1 – коэффициент неравномерности распределения сдвигающих усилий между связями сдвига при изгибе распределенной нагрузкой и расстановке связей сдвига с переменным шагом;
Tc=Тн*nн=1.4*6=8.4 кН – несущая способность нагельной пластины;
Тн=1.4 кН – несущая способность одного нагеля;
nн=6 – количество нагелей на нагельной пластине Ст6Г6к.
Принимаем количество связей на полудлине: nc=8. Общее количество связей по всей длине продольного ребра: nк=2nc+1=17.
Дополнительная связь устанавливаются в середине пролета для закрепления поперечного ребра и для уменьшения напряжений в верхнем элементе продольного ребра от местного изгиба.
Поверочный расчет принятых конструктивных параметров:
Напряжение в стержне целого сечения:
;
Сдвигающая сила на полудлине стержня:
;
Прогиб целого стержня (без учета сдвигов)
;
Суммарная жесткость средств соединения:
kc = ncTc / dc = 8 ∙ 8.4 / 0.1 =672.0 кН/см;
Деформативность средств соединения (при nc = 8):
;
Взаимное смещение элементов (при kc = 0):
;
Смещение элементов в составном стержне (при nc = 8):
;
Параметр mw1 (для определения kw1):
;
Параметр mw2 (для определения kw2):
;
Коэффициент влияния податливости:
;
Параметр mj (для определения коэффициента kj):
;
Коэффициент влияния податливости связей:
;
Первое предельное состояние (прочность нормальных сечений):
gn = 0.95 – коэффициент надежности по назначению для II класса надежности [2, прил. 7*];
Первое предельное состояние (прочность средств соединения):
Второе предельное состояние (прогиб продольного ребра панели):
Определение расчетных координат связей сдвига:
, где
к+1 – порядковый номер связи; к = 0…7.
Определение расстояния между связями:
Расстояние от торца составляющих элементов до первого нагельного коннектора (к = 0) принимается равным: S=9d=5.400 м.
Координаты связей сдвига и расстояния между ними показаны в табл. 2 и на рисунке 2, в.
Таблица 2. Координаты связей сдвига и расстояние между ними
|
Порядковый номер связи, k |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Координаты связей сдвига, X |
0.000 |
23.856 |
48.098 |
73.170 |
99.667 |
128.511 |
161.428 |
202.805 |
299.000 |
|
Расстояние, S |
5.400 |
23.856 |
24.241 |
25.072 |
26.497 |
28.844 |
32.917 |
41.377 |
96.195 |
Определение напряжения в сжатой (верхней) зоне верхнего элемента продольного ребра (h2=12.5 см) от местного изгиба на пролете между нагельными пластинами: S8-9 =96.195 см:
Суммарные напряжения в верхнем поясе:
Прочность и жесткость продольного ребра с принятыми размерами поперечного сечения и общим количеством связей сдвига на полудлине одной плоскости соединения обеспечены.
а) каркас плиты покрытия
б) узел сопряжения продольного и поперечного ребер каркаса
в) продольное ребро каркаса
Рис. 2. Плита покрытия ПП
3. Проектирование стропильной фермы
Согласно
заданию – ферма треугольной формы с расчетным пролетом: Lо=16.800 м,
со стрелой подъема: f = 2.950 м.
Рис. 3. Геометрическая схема фермы
3.1. Сбор нагрузок
Согласно [2], статический расчет стропильной фермы принятой геометрии производится на действие постоянных и снеговой нагрузок (приложенной по всему пролету и на его половине).
Таблица 3. Сбор нагрузок на стропильную ферму
|
Вид нагрузки |
Нагрузка, кН/м2 |
Погонная нагрузка, кН/м |
||||
|
Нормативная |
?f |
Расчетная |
Нормативная |
Расчетная |
||
|
Покрытие |
0.444 |
|
0.508 |
2.664 |
3.046 |
|
|
Собственный вес фермы |
0.094 |
1.1 |
0.104 |
0.566 |
0.622 |
|
|
Итого постоянные: |
0.538 |
- |
0.611 |
3.230 |
3.668 |
|
|
Снеговая нагрузка |
1.680 |
|
2.400 |
10.080 |
14.400 |
|
|
ИТОГО: |
2.218 |
3.011 |
13.310 |
18.068 |
|
|
При определении погонной нагрузки учитывается, что шаг несущих конструкций Lк=6.000 м.
Собственный вес фермы:
kj = 2,5 – коэффициент «собственного веса» фермы, зависящий от типа конструкции.
Коэффициент надежности по нагрузке: γf = 1.6, т.к. g/p = 0.092 / 1.648=0.056 < 0.8 [2, п.5.7]
Рис. 4. Расчетная схема фермы
3.2. Статический расчет фермы
Таблица 4. Статический расчет стропильной фермы
|
Стержень |
От единичной нагрузки 1 кН/м |
Постоянная нагрузка, |
Снеговая нагрузка, |
Расчётное усилие |
|||||
|
Слева |
Справа |
Пролёт |
Слева |
Справа |
Пролёт |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
Верхний пояс |
1-2 |
-13.93 |
-6.630 |
-20.56 |
-75.411 |
-200.592 |
-95.472 |
-296.064 |
-371.475 |
|
2-4 |
-13.93 |
-6.630 |
-20.56 |
-75.411 |
-200.592 |
-95.472 |
-296.064 |
-371.475 |
|
|
4-6 |
-6.63 |
-13.930 |
-20.56 |
-75.411 |
-95.472 |
-200.592 |
-296.064 |
-371.475 |
|
|
6-7 |
-6.63 |
-13.930 |
-20.56 |
-75.411 |
-95.472 |
-200.592 |
-296.064 |
-371.475 |
|
|
Нижний пояс |
1-3 |
12.58 |
6.300 |
18.88 |
69.249 |
181.152 |
90.720 |
271.872 |
341.121 |
|
3-5 |
6.30 |
6.310 |
12.61 |
46.251 |
90.720 |
90.864 |
181.584 |
227.835 |
|
|
5-7 |
6.30 |
12.580 |
18.88 |
69.249 |
90.720 |
181.152 |
271.872 |
341.121 |
|
|
Раскосы |
2-3 |
-4.20 |
0.000 |
-4.20 |
-15.405 |
-60.480 |
0.000 |
-60.480 |
-75.885 |
|
5-6 |
0.00 |
-4.200 |
-4.20 |
-15.405 |
0.000 |
-60.480 |
-60.480 |
-75.885 |
|
|
3-4 |
7.55 |
-0.010 |
7.54 |
27.655 |
108.720 |
-0.144 |
108.576 |
136.231 |
|
|
4-5 |
-0.01 |
7.550 |
7.54 |
27.655 |
-0.144 |
108.720 |
108.576 |
136.231 |
|
