Ширину сечения полурамы проектируем равной ширине одной доски (исключается технологически сложное склеивание досок по ширине). При назначении проектной ширины сечения исходим из сортамента пиломатериалов (ГОСТ 24454-80Е) и учитываем припуск на фрезерование боковых поверхностей конструкции после склеивания. Величина припуска составляет при длине конструкции до 12 м –15 мм, свыше 12 м – 20 мм.

Длина полурамы не превышает 12 м. Припуск на фрезерование ее боковых поверхностей - 15 мм. Проектную ширину сечения полурамы принимаем b = 135 мм. Ширина исходной доски-заготовки равна 150 мм.

Высота сечения полурамы изменяется ступенчато.

Большую высоту сечения полурамы h1 можно принять: при шаге рам 3м

h1 = 1/20 • l; где l – пролет рамы; h1 = 1/20 • 15000 = 750мм

Меньшую высоту сечения полурамы h2 следует принимать в пределах (0,5…0,6) • h1: h2 = 0,5 • 750 = 375мм;

Высота сечений h1, h2 должна быть кратна номинальной (после фрезерования) толщине доски d.

Назначаем: h1 = 752; n = 752/16 = 47 – из 47 досок толщиной d = 16 мм.

h2 = 384; n = 384/16 = 24 – из 24 досок толщиной d = 16 мм.

Принимаем радиус кривизны карнизного узла по внутренней кромке поперечного сечения полурамы rв = 2500 мм.

Отношение rв/d = 2500/16 = 156 > 150.

Радиус кривизны по наружной кромке сечения

rн = rв + h1 = 2500 + 752 = 3252 мм, то же по центральной оси сечения

r = rв + 0,5h1 = 2500 + 0,5 • 752 = 2876 мм.

При компоновке поперечного сечения гнутоклееных элементов будем использовать пиломатериалы двух сортов. В крайних зонах на участках длиной равной 0,15 высоты сечения применим более высокопрочные пиломатериалы (2-го сорта), а в средней зоне на 0,7 высоты сечения - менее прочные (3-го сорта).

Для выполнения статического расчета рамы необходимо задаться ее расчетной осью. Все размеры рамы следует привязать к расчетной оси.

e = (h2/2) – (h2 -50)/2 = (384/2) – (384-50)/2 = 25 мм

За расчетную ось рамы принимаем параллельную наружной кромке линию, проходящую через центр тяжести конькового сечения рамы. Расстояние от наружной кромки до расчетной оси: hр = 384/2 + 25 = 217 мм. Из-за несовпадения расчетной оси рамы с ее центральной осью определяемая статическим расчетом в отдельных сечениях продольная сила N действует с эксцентриситетом относительно оси поперечного сечения, что учитывается в дальнейшем при выполнении конструктивного расчета.

Длину по расчетной оси участка полурамы с высотой сечения h2 = 384 мм принимаем равной 3000 мм.

Расчетную ось разобьем точками на участки и определим ее геометрические параметры:

- расчетный пролет рамы считаем равным пролету здания, определенному заданием, l = 15000 мм;

- высота рамы по расчетной оси в коньке:

f = Нк + i(l/2) = 3200 + 0,25(15000/2) = 5075 мм,

Нк = 3,2м (высота в карнизном узле)

- радиус кривизны расчетной оси в гнутой части полурамы:

rр = rн – hр = 3252 – 217 = 3035 мм;

- величина углов: a = 14°; y = 90°+ a = 90°+ 14° = 104°;

j = 180° – y = 180° – 104° = 76°;

- длина прямолинейной стойки полурамы:

lст = l01 = Hк – rр /tg(y/2) = 3200 – 3035/tg(104°/2) = 810 мм;

- длина дуги гнутой части полурамы:

lгн = l13 = p • rр • j /180° = p • 3035 • 76°/180° = 4024 мм;

- длина прямолинейного ригеля полурамы:

lриг = l38 = (l/2 – rр • (1 – cosj))/cosa =

= (15000/2 – 3035 • (1 – cos76°))/cos14° = 5354 мм;

- полная длина расчетной оси полурамы:

lпр = l08 = lст + lгн + lриг = 810 + 4024 + 5354 = 10188 мм

Координаты xn, yn точек расчетной оси (n – номер точки):

x0 = 0; y0 = 0;

x1 = 0; y1 = l01 = 810 мм;

x2 = rр • (1 – Cos(j /2)) = 3035 • (1 – Cos(76°/2)) = 637 мм;

y2 = l01 + rp • Sin(j /2) = 810 + 3035 • Sin (76°/2) = 3181 мм;

x3 = rp • (1 – Cosj) = 3035 • (1 – Cos76°) = 2306 мм;

y3 = l01 + rp • Sinj = 810 + 3035 • Sin76° = 3754 мм;

для точек 4…8 найдем шаг: Dx =(0,5•l – x3)/5 = (0,5•15000 – 2306)/5 =1039 мм,

тогда координаты точек 4…10 вычислим по формулам:

xn = xn-1 + Dx; yn = Hк + i • xn;

x4 = 2306 + 1039 = 3345 мм; y4 = 3200 + 0,25 • 3345 = 4036 мм;

x5 = 3345 + 1039 = 4384 мм; y5 = 3200 + 0,25 • 4384 = 4296 мм;

x6 = 4384 + 1039 = 5423 мм; y6 = 3200 + 0,25 • 5423 = 4556 мм;

x7 = 5423 + 1039 = 6462 мм; y7 = 3200 + 0,25 • 6462 = 4816 мм;

x8 = 6462 + 1039 = 7500 мм; y8 = 3200 + 0,25 • 7500 = 5075 мм;

Результаты вычислений сведены в табл. 1

Координаты точек расчетной оси

Таблица 1

3. Сбор нагрузок на покрытие от собственного веса и снега

Нагрузку от собственного веса волнистых асбестоцементных листов 54/200 – 7,5 на 1м2 плана здания с учетом нахлестки принимаем gа.л. = 220 Па.

Для определения нагрузки от собственного веса деревянных прогонов на 1м2 плана здания gпр предварительно принимаем сечение прогонов b x h = 150 x 250 мм, шаг прогонов апр = 1,5 м, плотность древесины rд = 500 кг/м3.

Тогда

gпр = rд • b • h • 10/(апр×Cos a) = 500 • 0,15 • 0,25 • 10/(1,5 • Cos 14°) = 129Па.

Нормативное значение снеговой нагрузки S для находящегося в IV снеговом районе г.Курган, п. 5.1 [4]:

S = S0 • m = 1,5 • 1 = 1,5 кПа

Нормативная нагрузка от собственного веса рамы:

gрам = = (220 + 129 + 1,5)/ [1000/(7 • 15) - 1] = 219 Па,

где kс.в. = 7 коэффициент собственного веса.

Расчетные значения нагрузок получены умножением нормативных значений на соответствующие коэффициенты надежности по нагрузке gf , в соответствии с [4] и приведены в таблице 2.

Нормативные и расчетные нагрузки на 1 м2 плана здания

Таблица 2