Т = Rсм. 14 ×Fсм = 10,6×103 ×467,10×10-4 = 495,13 кН > N8 = 48 кН

Прочность торца полурамы на смятие обеспечена.

Расчетная поперечная сила в коньковом узле (сечение № 8) при загружении рамы односторонней снеговой нагрузкой р×gn = 6,84 кН/м на половине пролета(см.рис.5) будет:

Q8 = р×gn×l / 8 = 6,84×15/8 = 12,8 кН

Поперечную силу Q8 воспринимают клееные деревянные накладки и стальные болты. Накладки принимаем шириной сечения bн = 90 мм, склеенными из пакета досок сечением после фрезеровки 35 х 90 мм (сечение заготовок 40 х 100 мм - по сортаменту пиломатериалов ГОСТ 24454-80Е; припуски на фрезеровку заготовок по пласти и пакета по боковым поверхностям приняты в соответствии с руководством по изготовлению и контролю качества деревянных клееных конструкций). Высоту сечения накладок hн и их длину lн определим далее, исходя из требований по расстановке болтов. Болты принимаем диаметром d = 20 мм.

Рис.8 Коньковый узел рамы

а – конструкция узла; б –эпюра изгибающих моментов в накладках.

Накладки работают как многопролетные неразрезные балки на поперечный изгиб. Опоры накладок – болты. Расстояния между болтами вдоль волокон древесины накладки, с учетом требований п. 5.18 СНиП “Нормы проектирования. Деревянные конструкции.”, назначаем е1 = 300 мм, е2 = 1000 мм (см. рис.8,а).

Усилия R1, R2, действующие на болты, определим, учитывая кососимметричную схему работы накладок и прикладывая к ним поперечную силу Q8 в точке перегиба их оси:

R1 = Q8 /(1 – e1 /e2) = 12,8/(1 – 0,3/1) = 18,2 кН

R2 = Q8 /(e2 /e1 – 1) = 12,8/(1/0,3 – 1) = 5,5 кН

Максимальный изгибающий момент в накладках: Мн = Q8×е1 /2 = 12,8×0,3/2 = 1,92 кН×м (см. рис.8,в).

Расчетная несущая способность болта на один шов сплачивания при направлении передаваемого усилия под углом 90° для накладок в соответствии с п.п.5.13, 5.14 СНиП “Нормы проектирования Деревянные конструкции.”:

из условия изгиба болта:

Tu = (1,8×d2 + 0,02×a2)×= (1,8×22 + 0,02×13,52)×= 8,04 кН

TuI = 2,5×d2 = 2,5×22 = 7,42 кН

из условия смятия среднего элемента – рамы:

Тc = 0,5×с×d×ka = 0,5×13,5×2×0,55 = 7,42 кН

из условия смятия крайнего элемента – накладки:

Тa = 0,8×a×d×ka = 0,8×9×2×0,55 = 7,92 кН

где с = b = 13,5 см; а = bн = 9 см; ka = 0,55 – по таблице 19 СНиП “Нормы проектирования. Деревянные конструкции.” при a = 90°.

Наименьшая расчетная несущая способность Т = TuI = Тu = 7,42 кН

Необходимое число болтов в ближайшем к узлу ряду СНиП “Нормы проектирования. Деревянные конструкции.”, табл. 17, прим. 7 :

nб1 = R1 /(Т×nш) = 18,2/(7,42×2) = 1,22

где nш = 2 - число расчетных швов одного болта. Принимаем два болта.

Необходимое число болтов в дальнем от узла ряду:

nб2 = R2 /(Т×nш) = 5,5/(7,42×2) = 0,37

Достаточно поставить один болт. Конструктивно для обжатия накладок ставим два болта.

Окончательная вертикальная и горизонтальная расстановка болтов относительно накладки и конькового торца полурам выполнена исходя из требований п. 5.18 СНиП “Нормы проектирования. Деревянные конструкции.”(см.рис. 8,а)

Высоту накладок с учетом вертикальной расстановки болтов принимаем hн = 210 мм, из шести слоев досок толщиной 35 мм, длину накладок с учетом горизонтальной расстановки болтов принимаем lн = 1300 мм.

Момент сопротивления накладки, ослабленной в расчетном сечении двумя отверстиями диаметром 20 мм:

Wнт.н = Wбр.н - Wосл = 9×212 /6-(9×2×4/6+9×22/6)= 680 см3

Напряжения в накладках от изгиба:

sн = Mн /(nн ×Wнт.н) = 1,92/(2×680×10-6) = 1412 кПa = 1,4 MПa < Rи = 12,86 MПa,

где nн = 2 - число накладок

Rи = 13×mв×mт×mсл = 13×1×1×0,989 = 12,86 МПа (по СНиП “Нормы проектирования. Деревянные конструкции”, п. п. 3.1, 3.2)

mсл = 0,989 – при толщине слоя 35 мм.

Прочность накладок обеспечена.

Опорный узел (пятовой шарнир)

Опирание рамы решаем продольным лобовым упором торца и поперечным лобовым упором наружной кромки опорного конца полурам в стальной башмак. Башмак воспринимает опорные реакции рамы и передает их на бетонный фундамент. Для обеспечения большей шарнирности узла и уменьшения площади контакта рамы с башмаком опорный торец полурамы срезан под углом со стороны внутренней кромки.

Древесину рамы для предотвращения ее конденсационного увлажнения отделяем от стальных поверхностей башмака оклеечной гидроизоляцией из изола марки И-БД (ГОСТ 10296-79).

Опорный конец полурамы скрепляем с башмаком конструктивным болтом класса точности В (нормальная точность) диаметром , db = 20 мм. Башмак к фундаменту крепим двумя расчетными анкерными болтами класса точности В класса прочности 4,6. Диаметр анкерных болтов предварительно назначаем dba = 24 мм. Для города Кургана расчетная температура t = –38°С по СНиП 2.01.01 - 82. “Строительная климатология и геофизика”. Марку стали анкерных и конструктивных болтов при t = –37°С, в соответствии с указаниями «Пособия по проектированию стальных конструкций», назначаем ВстЗкп2 по ГОСТ 535-88.

Башмак проектируем сварным, состоящим из горизонтальной опорной плиты с проушинами для анкерных болтов, двух вертикальных щек с отверстиями для крепежного болта и вертикальной упорной диафрагмы. Материал для изготовления элементов башмака – листовая прокатная широкополосная универсальная сталь (ГОСТ 82-70*). Сталь проката - С245, по ГОСТ 27772-88. Выбор стали произведен по табл. 50* СНиП “Нормы проектирования. Стальные конструкции” для конструкции группы 3 и расчетной температуре t = –37°С по СНиП 2.01.01- 82, “Строительная климатология и геофизика”.

Фундамент выполняем из бетона класса В12,5 согласно “Руководству по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений”.

Расчет опорного узла производим на восприятие наибольших опорных реакций рамы, соответствующих воздействию на раму постоянной и снеговой нагрузки на всем пролете. Расчетные усилия на опоре (определены выше):

вертикальная реакция: RA = 65 кН

распор: НA = 48 кН

Опорный конец полурамы в пяте (сечение № 1) проверяем на прочность:

- по скалыванию клеевого шва силой Q = НA = 48 кН в соответствии с формулой (18) СНиП “Нормы проектирования. Деревянные конструкции.”, преобразованной путем замены Sбр и Iбр их выражениями для прямоугольного сечения к виду:

tск = 1,5 Q/(h0×bрасч) = 1,5×48×10-3 /(0,6 ×0,135) = 0,88 МПа < Rск = 1,72МПа;

где h0 = 600 мм высота сечения рамы в пяте (см.рис.2); bрасч = b =135 мм;