Розрахунок і конструювання стикування на болтах.

Обчислити несучу здатність стикування на болтах при наступних вихідних даних – рис. 6.1.

Вихідні данні:

- Номер схеми – 1;

- а = 45 мм – товщина крайніх елементів, а також більш тонких елементів однозрізних з'єднань;

- с = 55 мм- товщина середніх елементів, а також рівних за товщиною або більш товстих елементів однозрізних з'єднань;

- d = 16 мм – діаметр болта;

- n = 6 – кількість болтів по одну сторону від стику;

- умови експлуатації В1; матеріал – осика 2-го сорту,

- температура в приміщенні – 50⁰ С.

Типи з'єднань – симетричні і несиметричні дані на рис. 8 [3], з'єднання зі сталевими накладками – симетричні рис. 9а, і несиметричні – рис. 9б

норм [3].

Розрахункову несучу здатність одного умовного зрізу обчислюємо за формулами табл. 17 і п.5.15[3]. Відповідно до завдання маємо симетричне з'єднання (симетрична деформація нагеля)

1 З умови зминання деревини в більш тонкому елементі товщиною «а»

 

2 З умови зминання деревини в більш товстому елементі товщиною «с»

3 З умови вигину нагеля з урахуванням роботи меншої товщини «а»

4 Робота нагеля на вигин у пружному середовищі, за табл. 17 норм [3], у нормах ця формула наведена в дужках (але не більше)

З чотирьох умов найменше значення несучої здатності одного умовного зрізу нагеля Т_min = 2,53 кН. Несуча здатність вузла, формула 55 норм [3]

 

, де:

n_ш = 2- число розрахункових швів, за мал. 6.1 – два умовних зріза

Конструювання.

Знаходимо мінімальні відстані між осями болтів s₁-s₃:

Відстані між осями болтів уздовж волокон:

s₁ = 7* d  = 7 * 1,6 см = 11,2 см,

Відстані між осями болтів поперек волокон:

s₃ = 3,5 * d = 3,5 * 1,6 см = 4,8 см,

s₂ = 3 * d = 3 * 1,6 см = 5,6 см.

Рис. 6.1. Тип 1. Симетричне   з’єднання  на  болтах

Рис. 6.2. Тип 2. Несиметричне  з’єднання

Рис. 6.3. Тип 3. Симетричне  з’єднання  на  стальних  накладках

7 РОЗРАХУНОК ДОЩАТОГО НАСТИЛУ.

 

 Конструкція настилу приведена на рис. 7.1

Вихідні дані:

- Розрахунковий проліт = 1,5 м;

- Снігове навантаження - за 3-м сніговим районом;

- Умови експлуатації В1;

- Температура в приміщенні – 50⁰С;

- Матеріал – ялиця 3-го сорту;

- Будинок 3-го класу відповідальності g_n = 0,9.

 

Навантаження на покриття                                                Табл. 7.1

№ п/п	Найменування елементів  покриття	Характеристичне та експлуатаційне значення, Па	Коеф. надійн. за навантаж. g f	Граничне розрахункове значення, Па
1.	Металева покрівля товщиною 0,5 мм, t * r * g * квол.= =0,0005 * 7850 * 9,81 * 1,4	54	1,05	57
2.	Гідроізоляція	30	1,3	39
3.	Настил щита з дощок товщиною попередньо 23 мм t * r * g = =0,023 * 500 * 9,81	113	1,1	124
4.	Поперечні і діагональні планки- 50 % від сили ваги настилу	56	1,1	62
		pе = 253		p m =282
5.	Характеристичне значення снігового навантаження за п’ятим районом So = 1600 Па	Sе =784		Sm =1664

Граничне та експлуатаційне значення снігового навантаження обчислюємо за прикладом Додатка Б.

Граничне розрахункове значенняснігового навантаження на горизонтальну проекцію покриття:

 (8.1)

де γ_fm – коефіцієнт надійності за граничним значенням снігового навантаження, що визначається в залежності від терміну експлуатації за табл. 1. Для терміну Т = 60 років γ_fm = 1,04.

   коефіцієнт С визначається за формулою:

де µ = 1,   С_е=1, С_alt =1,

Експлуатаційне розрахункове значенняобчислюється за формулою:

де γ _fe = 0,49 – коефіцієнт надійності за експлуатаційним значенням снігового навантаження визначається за табл. 3 Додатку Б   в залежності від частки часу η =0,02, впродовж якої можуть порушуватися умови другого граничного стану.

S₀   і  С – те саме, що і в формулі (8.1).

 

Настили під покрівлю розраховують на два сполучення навантажень – п. 6.14 норм [3].

1 Перше сполучення. Постійне і тимчасове навантаження від снігу. Розрахунок виконуємо на міцність і прогин - рис. 7.2.

Погонне нормативне і розрахункове навантаження на 1 м ширини щита.

Розрахунковий згинальний момент

Момент опору настилу шириною 100 см

Для першого сполучення навантажень розрахунковий опір вигинові деревини 3-го сорту

R_и* = R_и* m _в * m _t * m _перех=13*0,9*0,8 * 0,8 = 7,49 Мпа =0,749 кН/см²

R_и =13 мПа – див. примітка 5 до табл. 3 [3].

Умови міцності при вигині, формула 17 [3]

                                    

2 Друге сполучення. Постійне і тимчасове навантаження від зосередженого вантажу масою 100 кг (монтажник з інструментом), коефіцієнт надійності за навантаженням g _f = 1,2. Розрахунок виконуємо тільки на міцність. Враховуючи роботу діагональних планок, зосереджений вантаж розподіляємо на ширину 500 мм. На умовну ширину щита 1 м ставимо двох монтажників з інструментом – рис. 7.2.

Граничний розрахунковий згинальний момент

Розрахунковий опір другого сполучення

 R_и** = R_и* m_н =0,749 кН/см²*1,2=0,899 кН/см².

m_н =1,2- табл. 6 [3] враховує тимчасовий характер монтажного навантаження.

   З умови міцності при вигині, формула 17 [3]

          

             

Не стругані дошки мають товщину 19, 25, 32, 40 мм., при струганні з однієї сторони розрахункова товщина дощок відповідно дорівнює 16,75; 22,75; 29,25 і 37,25 мм.

З двох сполучень до розрахунку приймаємо більшу товщину 22 мм і округляємо до найближчої більшої товщини за сортаментом - 25 мм.

 Максимальний прогин настилу за двопролітною розрахунковою схемою

,

Момент інерції настилу шириною 100 см

Е**= Е*m_в*m_t*m_перех. = 10⁴Мпа*0,9*0,8*0,8 = 0,576*10⁴ МПа;

  m _в =0,9 – табл. 5 – умови В1, m _t  =0,8 – п.3.2,б – температура 50° С,

          m _перех= 0,8 – табл. 4, колонка 1.