ПОСОБИЕ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ (К СНИП II-25-80) - ЧАСТЬ 33

 

Рис. 67. Схема нагружения левой связевой фермы (см. рис. 

65

) и расчетные усилия 

в ее элементах

 

а) при ветре слева; б) при ветре справа 

Реакции системы связей, возникающие при действии ветровой нагрузки, передаются 

через  продольные  элементы  на  внутренние  пояса  связевых  ферм  в  виде 
сосредоточенных сил, равных: 

Q = n

2

(P

2

 + P'

2

)/(2n

1

) = 2(6,6 - 3,3)/(2

5) = 0,66 кН, 

где n

1

 - количество стоек связевой фермы; n

2

 - количество сосредоточенных сил P

2

. 

Равномерно  распределенная  горизонтальная  нагрузка  от  каждой  несущей 

конструкции  передается  на  связевые  фермы  через  продольные  ребра  плит. 
Интенсивность этой нагрузки 

q

г.к

 = k

св

q = 0,024

20 = 0,48 кН/м, 

где 

q = (g + p)l

1

 = (1,29 + 2,04)6 = 20 кН/м; 

k

св

 = 0,024 для  покрытий  по  двускатным  балкам  (см.  п. 

6.59

).  При  расчете  по 

уточненной  методике  средние  расчетные  величины  перемещений  балки  согласно  п. 

6.62

 

U

св

 = l/1200 = 18/1200 = 0,015 м; 

U

0

 = l/600 = 18/600 = 0,03 м; 

φ

0

 = 25

10

-4

, 

а безразмерные геометрические параметры балки 

β = h

0

/h, = 1,19/1,63 = 0,73; 

α = 7,02h/l = 7,02

1,63/18 = 0,636; 

γ = 0,7 + 0,3β = 0,7 + 0,3

0,73 = 0,92; 

ψ = 0,3 + 0,7β = 0,3 + 0,7

0,73 = 0,81. 

Расчетное  сопротивление  древесины 2-го  сорта  сжатию  вдоль  волокон,  согласно 

СНиП II-35-80 

R

с

 = 15m

в

m

т

m

н

m

б

/γ

n

 = 15

111,20,8/0,95 = 15,1 МПа, 

модуль упругости древесины E' = 300R

с

 = 300

15,1 = 4530 МПа = 4,5310

3

 кН/м

2

. 

Максимальный изгибающий момент от вертикальной нагрузки 

M = ql

2

/8 = 20

18

2

/8 = 810 кН

м. 

Вычислив безразмерные величины 
m = 60M/(E'b

3

) = 60

8107(4,5310

6

0,21

3

) = 1,16; 

k

и

 = m

2

/(α

2

βφ) = 1,16

2

/(0,636

2

0,730,81) = 5,62; 

S = 0,9αβb

3

/[l

3

(1 + γm/ψ)] = 0,9

0,6360,730,21

3

/[18

3

(1 + 0,92

1,16/0,81)] = 2,8610

-7

, 

определяем коэффициенты: 

A = E'S(k

и

 - 1) = 4,53

10

6

2,8610

-7

(5,62 - 1) = 5,99 кН/м

2

; 

B = E'S(k

и

 - 0,5γm/ψ) = 4,53

10

6

2,8610

-7

(5,62 + 0,5

0,921,16/0,81) = 8,13 кН/м

2

; 

C = E'Sh[0,5γ k

и

 + m/(α

2

β)] = 4,53

10

6

2,8610

-7

1,63[0,50,925,62 + 1,16/(0,636

2

0,73)] = 

13,76 кН/м. 

Согласно  формуле  (

54

),  интенсивность  равномерно  распределенной  нагрузки  от 

каждой балки по уточненной методике равна: 

q

г.к

 = AU

св

 + BU

0

 + C - φ

0

 = 5,99

0,015 + 8,130,03 + 13,762510

-4

 = 0,37 кН/м. 

Далее в расчете используется значениеq

г.к

, полученное по уточненной методике. 

На внешний пояс связевой фермы передается нагрузка от одной балки, являющейся 

внешним поясом этой фермы, а на внутренний пояс - от (n - 2)/t балок, где n - общее 
количество  балок  в  здании,  а  t - количество  связевых  ферм.  Приведенная  к  узловой, 
нагрузка на внешний пояс составляет 0,37

3 = 1,11 кН, а на внутренний пояс 

q

г.к

3(n - 2)/t = 0,373(8 - 2)/2 = 3,33 кН. 

Определение  усилий  в  элементах  связевой  фермы  производим  при  действии 

ветровой нагрузки совместно с горизонтальной нагрузкой от стропильных балок. Схема 
нагрузок на связевые фермы и усилия в ее элементах приведены на рис. 

67

. 

Поскольку  продольные  ребра  плит  являются  одновременно  и  стойками  связевыx 

ферм,  максимальное  усилие  в  их  сопряжении  со  стропильными  балками  равно 
наибольшему усилию в стойках связевых ферм N = 3,99 кН. 

Максимальное  усилие  в  раскосах  связевой  фермы  N = ±17,83 кН.  Расчетная  длина 

раскосов в осях связевой фермы l

р

 = 6,26 м. Принимаем все раскосы из бруса сечением 

125 

 150 мм. При этом гибкость 

λ = l

р

/(0,29h) = 6,26/(0,29

0,125) = 173 < 200 

(

СНиП II-25-80

, табл. 14). 

Центрально сжатые раскосы проверяем на устойчивость. 
Расчетное  сопротивление  древесины  второго  сорта  сжатию  вдоль  волокон  R

с

  при 

учете ветровой нагрузки 

R

с

 = 14m

н

/γ

n

 = 14

1,2/0,95 = 17,7 МПа. 

При гибкости λ > 70 для древесины 

φ = 3000/λ

2

 = 3000/173

2

 = 0,1. 

По формуле (6) 

СНиП II-25-80

 

N/(φF) = 17,83

10

3

/(0,1

125150) = 9,51 МПа < R

с

 = 17,7 МПа. 

Узел крепления раскосов к стропильной балке приведен на рис. 

68

. Соединительную 

пластину  принимаем  толщиной 4 мм.  Болты  крепления  пластины  располагаем  в  два 
продольных ряда. Принимаем болты диаметров d = 12 мм. Несущая способность болта 
на один шов сплачивания из условия изгиба нагеля 

T = 1,8d

2

 + 0,02a

2

 = 1,8

1,2

2

 + 0,02

7,3

2

 = 3,66 кН > 2,5d

2

 = 3,6 кН, 

а из условия смятия в крайних элементах 

T = 0,8ad = 0,8

7,31,2 = 7 кН. 

Требуемое количество болтов 

n

в

 = N/(Tn

ш

) = 17,83/(3,6

2) = 2,5. 

Принимаем 4 болта  с  их  расстановкой  в 2 ряда  с  шагом  S

1

 = 8,5 см > 7d. 

Соединительную пластину проверяем как центрально сжатую, по формуле (7) 

СНиП II-

23-81

: 

N

с

/(φF) ≤ R

y

γ

с

/γ

n

. 

 

Рис. 68. Узел крепления раскосов решетки связевой фермы к балке 

При 

λ = 170/(0,29

4) = 146,6; φ = 0,352, 

σ = 17,83

10

3

/(0,352

490) = 140,7 < R

y

γ

с

/γ

n

 = 220

0,95/0,95 = 220 МПа. 

Диаметр болта, с помощью которого раскос крепится к фасонке, принимаем d = 20 

мм, а толщину фасонки t = 4 мм. Несущую способность болта на срез определяем по 
формуле (127) 

СНиП II-23-81

: 

N

bs

 = R

bs

γ

b

Fn

s

/4 = 157,9

0,93141 = 44,6 > 17,83 кН, 

где F = 314 мм

2

 - площадь сечения болта; 

R

bs

 = 150/γ

n

 = 150/0,95 = 157,9 МПа; γ

b

 = 0,9; n

s

 = 1; 

несущая способность болта на смятие 

N

вр

 = R

вр

γ

b

dt/γ

n

 = 340

0,9204/0,95 = 25,8 > 17,83 кН. 

Сварной  шов,  соединяющий  фасонку  с  пластиной  закладной  детали,  проверяем  на 

усилие 

N = 17,83cos 63° + 14cos 61,4° = 14,8 кН. 

Приняв толщину шва k

f

 = 4 мм, определяем требуемую длину шва по формуле (120) 

СНиП II-23-81

 

N/(b

t

k

f

l

ш

) ≤ R

ωf

γ

ωf

γγ

с

/γ

n

. 

При N = 14,8 кН; β

t

 = 0,7; k

f

 = 0,004 м; γ

ωf

 = 0,85; 

γ

с

 = 0,95; γ

n

 = 0,95; R

ωf

 = 185 МПа; 

l

ш

 = 14,8

10

3

0,95/(0,741850,850,95) = 33,6 мм. 

Принимаем  прерывистый  шов  с  общей  длиной  l

ш

 = 80 мм.  Закладную  деталь, 

присоединяющую  раскосы  к  стропильной  балке,  крепим 4 болтами.  Усилие  на  одни 
болт 

N

Б

 = N/n

б

 = 14,8/4 = 3,7 кН. 

Принимаем болты диаметром 16 мм. Несущая способность болта из условия изгиба 

нагеля 

T = 2,5d

2

 = 2,5

16

2

 = 6,4 кН > 3,7 кН. 

Несущая способность болта из условия смятия в древесине 

T = 0,35cd = 0,35

211,6 = 11,76 кН > 3,7 кН. 

Центрально растянутые раскосы проверяем на прочность из условия 

N

р

/F

н.т

 = 17,83

10

3

/[(125 - 2

12)(150 - 4)] = 1,29 < R

р

m

и

/γ

n

 = 7

1,2/0,95 = 8,8 МПа. 

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ 

7.1.

 Выбор  наиболее эффективных деревянных конструкций производится методом 

сравнительного анализа технико-экономических показателей (ТЭП) по вариантам. 

Критерием  эффективности  является  минимум  приведенных  затрат,  которые 

определяются  с  учетом  себестоимости  конструкции  в  деле,  капитальных  вложений  в 
базу,  эксплуатационных  расходов  и  фактора  времени.  Необходимо  учитывать 
дефицитность некоторых материалов и конструкций в районе их применения и в целом 
по  стране.  Если  разность  приведенных  затрат  по  вариантам  не  превышает 3 %, то 
варианты по этому показателю считаются равноэкономичными. 

7.2.

  ТЭП  определяются  по  рабочим  чертежам  конструкций.  При  оценке  вариантов 

конструкций  каркасов  и  покрытий  за  расчетную  единицу  измерения  обычно 
принимают  показатели  на 1 м

2

  площади  здания  в  плане.  При  соблюдении  условий 

сопоставимости  ТЭП  определяют  на  одну  конструкцию  или  на  единицу  «полезного 
эффекта», например, на 1 т хранимой в складе продукции.