Конструирование здания птичника (стр. 2 из 3)
Таблица 2 Нагрузки на раму (Н/м2)
| Наименование нагрузки | Нормативная Н/м2 | коэффициент надежности | Расчетная Н/м2 |
| А. Постоянные | |||
| Кровля из волнистых листов ONDULINE | 31 | 1,1 | 34,1 |
| Собственная маса плиты покрытия | |||
| продольные ребра 0,05*0,170*4*5000/1,48=114,86 | 114,86 | 1,1 | 126,35 |
| Утеплитель 300*0,15=45 | 48 | 1,3 | 62,4 |
| Нижняя обшивка из фанеры марки ФСБ 0,01*6000=60 | 60 | 1,1 | 66 |
| Собственный вес рамы | 227.51 | 1,1 | 250.26 |
| ИТОГО: | 481.37 | 539.11 | |
| Б. Временные | |||
| Снеговая 1600 | 1680 | 2400 | |
| ВСЕГО: | 2161.37 | 2939.11 |
Собственная масса рамы:
gнс.м. =
Н/м2;где gнп – нормативная нагрузка от собственной массы покрытия;
gнсн – нормативная снеговая нагрузка на покрытие;
ксм – коэффициент собственной массы несущих конструкций.
Полные погонные нагрузки:
а) постоянная gп = 0,54 · 4,5 = 2,43 кН/м;
б) временная gсн = 2,4· 4,5 = 14,4 кН/м;
в) полная g = gп + gсн = 16,83 кН/м
Рис.5 Схема загружения рамы
2.3 Ветровая нагрузка
Ветровая нагрузка принимается по табл.5 и приложению 3 СНиПа [1].
Город Архангельск находится во II ветровом районе, нормативное ветровое давление на покрытие Wo= 0,3 МПа.
Расчетное значение ветровой нагрузки определяется по формуле
W= Wo∙ k∙ c∙ γf;
где k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте;
c – аэродинамический коэффициент, учитывающий форму покрытия
γf = 1,4 – коэффициент надежности по нагрузке;
Рис. 6 Схема загружения рамы ветровой нагрузкой
Погонные расчетные значения ветровой нагрузки
W1= W1∙ B= 0,3∙ 0,5∙ 0,8∙ 1,4∙ 4,5= 0,756 кН/м;
W2= W2∙ B= 0,3∙ 0,5∙ (-0,2)∙ 1,4∙ 4,5= -0,189 кН/м;
W3= W3∙ B= 0,3∙ 0,5∙ (-0,4)∙ 1,4∙ 4,5= -0,378 кН/м;
W4= W4∙ B= 0,3∙ 0,5∙ (-0,5)∙ 1,4∙ 4,5= -0,473 кН/м;
2.4 Расчет сочетаний нагрузок
Расчет сочетаний нагрузок производим по правилам строительной механики на ЭВМ с использованием расчетного комплекса «Лира Windows 9.0»
Сочетание нагрузок
Расчетные сочетания нагрузок принимаются в соответствии с п.п. 1.10.-1.13.СНиП [1]. Расчет ведется на одно или несколько основных сочетаний нагрузок.
Первое сочетание нагрузок включает в себя постоянную и снеговую нагрузки по всему пролету:
qI= g + S, кН/м
Эпюра изгибающих моментов по 1 РСН
Эпюра продольных сил по 1 РСН
Эпюра поперечных сил по 1 РСН
Второе сочетание нагрузок включает в себя постоянную и снеговую нагрузки по всему пролету совместно с ветровой нагрузкой:
qII= g + 0,9∙(S + W), кН/м
Эпюра изгибающих моментов по 2 РСН
Эпюра продольных сил по 2 РСН
Эпюра поперечных сил по 2 РСН
Третье сочетание нагрузок включает в себя постоянную нагрузку по всему пролету, снеговую нагрузку на половине пролета и ветровую нагрузку:
qIII= g + 0,9∙(S’ + W), кН/м
Эпюра изгибающих моментов по 3 РСН
Эпюра продольных сил по 3 РСН
Эпюра поперечных сил по 3 РСН
Наибольшие усилия в элементах арки (карнизный узел):
продольная сила N= - 130 кН;
поперечная сила Q= - 106 кН;
изгибающий момент М= + 331 кНм.
Коньковый узел
продольная сила N= - 82 кН;
поперечная сила Q= - 21 кН.
Опорный узел
продольная сила N= - 130 кН;
поперечная сила Q= + 83 кН.
2.5 Конструктивный расчет рамы
Конструктивный расчет преследует цель определить сечения элементов рамы и конструкцию узлов.
Несущий каркас здания представлен в виде однопролетных симметричных сборных рам с двускатным ригелем. Рамы решены по трехшарнирной схеме с шарнирными опорными и коньковым узлам и жесткими карнизными узлами. Жесткость последних обеспечивается сопряжением ригеля со стойкой на зубчатый шип.
Стойки рам опираются на столбчатые бетонные фундаменты, возвышающиеся над уровнем пола на 20 см. Полная высота стойки hст = 5,8 м. Уклон кровли i =1:4.
2.6 Подбор сечения полуарки
Раму проектируем клееной из досок толщиной с учетом острожки 32 мм.
Коэффициент надежности по назначению γn = 0,95.
Сечение рамы принимается клееным прямоугольным. Ширина сечения b = 140 мм;
Материал – ель первого сорта.
Принимем размеры поперечного сечения рамы исходя из условий
h = l /20 – l /40 = (15/20…15/40) = (0,38…0,75)м;
hоп = 0,3 h;
hк= 0,4 h.
h = 500 мм, hоп = 150 мм, hк = 200 мм.
Рис.7 Карнизный узел сопряжения стойки с ригелем на зубчатый шип
2.7 Проверка прочности биссектрисного сечения
Проверка прочности биссектрисного сечения производится с учетом технологического ослабления сечения зубчатым шипом и криволинейностью эпюры напряжения по формулам:
- внутренняя сжатая зона
- растянутая наружная кромка
где
=-130 кН – расчетная продольная сила в карнизном узле;где
=331 кНм – расчетный изгибающий момент в карнизном узле;kм=0,85 – коэффициент технологического ослабления сечения;
- коэффициент, учитывающий криволинейность эпюры напряжений в биссектрисном сечении;hd= h/соs39о=50/0,777=64,3 см- высота биссектрисного сечения;
Fd = b×hd =14∙64,3=900,2 см2- площадь биссектрисного сечения;
Wd =(b×hd2)/6 = 14∙64,32/6= 9647 см3-расчетный момент сопротивления;
k=0,5 – безразмерный коэффициент, при уклоне ригеля рамы i=1/4;
– коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле;
lо = lm0=(7,7+4)∙1=11,7 м -расчетная длина элемента;
– радиус инерции сечения; 
- гибкость элемента цельного сечения; 
- коэффициент продольного изгиба (при гибкости элемента l£70)Rс = 1,5 кН/см2 – расчетное сопротивление древесины сжатию;
Коэффициент а = 0,8 для древесины;
– расчетное сопротивление древесины смятию под углом;
Rсм = 1,5 кН/см2 – расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон;
Rсм.90 = 0,18 кН/см2 – расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон;
Rрα= 0,9 кН/см2 – расчетное сопротивление древесины растяжению под углом;
Проверка прочности внутренней сжатой зоны
Проверка прочности биссектрисного сечения не проходит, следовательно увеличиваем сечение:
Ширина сечения b = 210 мм; Размеры поперечного сечения рамы
h = 1600 мм, hоп = 480 мм, hк = 640 мм.
hd= h/соs39о=160/0,777=205,9 см- высота биссектрисного сечения;
Fd = b×hd =21∙205,9=4323,9 см2- площадь биссектрисного сечения;
Wd =(b×hd2)/6 = 21∙4323,92/6= 148381,84 см3-расчетный момент сопротивления;
– радиус инерции сечения;
- гибкость элемента цельного сечения; 
- коэффициент продольного изгиба (при гибкости элемента l£70), коэффициент а = 0,8 для древесины; 
– расчетное сопротивление древесины смятию под углом;Проверка прочности внутренней сжатой зоны
кН/м2Проверка прочности наружной растянутой зоны
кН/м2