2. Компонування каркаса.
Каркас ярмаркового павільйону є просторовою систему, яка умовно поділяється на плоскі поперечні і поздовжні рами.
Поперечні рами утворюються двошарнірної дощатоклеенимі арками кругового обриси, а поздовжні - балками настилу (прогонами).
З'єднання арок з фундаментом - шарнірне. По торцях будівлі ставляться фахверкові колони, що сприймають вертикальне навантаження від ваги навісних сендвіч-панелей і горизонтальну від дії вітру.
Обгороджує покриття складається з прогонів, за якими укладається суцільна обрешетка. По латах влаштовується тонколистова оцинкована сталь із захисним полімерним покриттям [9].
Утеплювачем є плити з мінеральної тонковолокнистої вати на основі базальтового волокна на синтетичному сполучному з гидрофобизирующими добавками з вертикальною орієнтацією волокон [8].
З торців павільйон обшивається стіновими сендвіч-панелями Thermopanel [10].
Стійкість арок з площини забезпечується прогонами покриття.
3. Розрахунок огороджувальних конструкцій.
3.1 Розрахунок суцільний обрешітки.
Попередньо задамося кроком прогонів 1000 мм.
Оскільки настил є суцільним, то з площини обрешітки виділимо смугу шириною b = 100 мм, для якої буде вести розрахунок.
Навантаження діє на обрешітку під кутом, тоді її можна розкласти на дві складові - рівномірно розподілене, нормальну до поздовжньої осі дошки вигинаються її і подовжню силу N, що розтягує дошку:
qрасч- максимальна розрахункова снігове навантаження по [додаток 1];
? - кут між горизонталлю і аркою біля її основи. = 50є.
Малюнок 1. Розрахункова схема арки (фрагмент)
Згинальний момент, що виникає від дії снігового навантаження:
Розрахунок стиснуто-згинаного елемента на міцність за нормальними напруженням [1]:
Rс- розрахунковий опір стиску уздовж волокон, для сосни 2-го сорту:
Тоді, необхідна висота перерізу:
Відповідно до [3] приймаємо найближче більше значення - 30 мм.
Перевіримо перетин на міцність по сколювання:
Sбр- статичний момент зсувається частини поперечного перерізу елемента відносно нейтральної осі, Sбр = A * y / 2;
bск- розрахункова ширина перерізу елемента:
Rск- розрахунковий опір деформуючих, для сосни 2-го сорту:
Розрахункові поперечні сили:
Перевіримо стійкість плоскої форми деформування:
Rі- розрахунковий опір вигину, для сосни 2-го сорту:
E- модуль пружності деревини, Е = 10000МПа * 0,8 = 81,6 * 108кг / м2;
Остаточно приймаємо суцільну обрешітку з дощок довжиною 1000 мм, перерізом 100x30мм.
Як утеплювач приймаємо плити мінераловатні на основі базальтового волокна на синтетичному сполучному з гидрофобизирующими добавками, з щільністю? = 120 кг / м 3. і коефіцієнтом теплопровідності? А = 0,036 Вт / м * К [8].
Розрахунок необхідної товщини утеплювача ведемо за допомогою програми TePeMОK [додаток 2]
Приймаємо товщину утеплювача 130 мм.
Утеплювач буде вільно лежати в просторі між прогонами, спираючись всією площею на підшивними плиту з фанери.
3.2 Розрахунок підшивання плити.
Міцність згинаного елемента визначається за формулою:
Wпр- приведений момент опору поперечного перерізу;
Rф.і- розрахунковий опір пятислойной фанери вигину з площини:
Приймаємо лист розмірами 1000x1000 мм.
Навантаження від утеплювача: q = 120кг / м 3 * 0,17 * 1 * 1,3 = 26,52кг / м.
Згинальний момент: 26,52кг / м * 1 2/8 = 3,32кг * м.
Тоді необхідна висота перетину плити:
Відповідно [4] приймаємо лист фанери з номінальною товщиною 6,5 мм.
3.3 Розрахунок прогонів.
З огляду на форму арки, орієнтація перетину кожного прогону з площини буде відрізнятися один від одного. Прогін, що розташовується в зоні, максимально наближений до коника арки, приймаємо, працює на чистий вигин. Решта ж прогони працюють на косий згин (згинаються в двох площинах). З огляду на економічні та вимоги типізації виробів, розбиваємо, умовно, арку на три частини для кожної з яких підберемо перетин прогону.
Малюнок 2. Схема розбиття арки на зони
Навантаження, що діє на прогони:
qрасч- сума максимальної розрахункової снігового навантаження по [додаток 1], ваги обрешітки, підшивання аркуша і утеплювача, qрасч = 704,224кг / м2 + 0,03м ** 650кг / м3 * 1,2 + 0,0065м * 650кг / м3 * 1 , 2 + 0,17м * 120кг / м3 * 1,3 = 754,2кг / м2;
? - кут між горизонталлю і аркою біля її основи. = 50є.
Малюнок 3. Розрахункова схема прогону
Розрахункові згинальні моменти:
У першому наближенні приймемо ширину перетину прогону b = 225 мм.
Розрахунок елемента на міцність при косому згині:
Відповідно до [3] приймаємо найближче більше значення - 225 мм.
Перевіримо перетин на міцність по сколювання:
Sбр- статичний момент зсувається частини поперечного перерізу елемента відносно нейтральної осі, Sбр = A * y / 2;
bск- розрахункова ширина перерізу елемента:
Rск- розрахунковий опір деформуючих, для сосни 2-го сорту:
Розрахункові поперечні сили:
E- модуль пружності деревини, Е = 10000МПа * 0,8 = 81,6 * 108кг / м2;
Перевіримо гнучкість прогону в площині деформування, як стисненого елемента зв'язку:
Остаточно приймаємо перетин прогонів першої зони 225 x 225 мм.
Зона 2.
Навантаження, що діє на прогони:
qрасч- сума максимальної розрахункової снігового навантаження по [додаток 1], ваги обрешітки, підшивання аркуша і утеплювача, qрасч = 402,575 / м2 + 0,03м ** 650кг / м3 * 1,2 + 0,0065м * 650кг / м3 * 1, 2 + 0,17м * 120кг / м3 * 1,3 = 452,6 кг / м2;
? - кут між горизонталлю і аркою біля її основи. = 17є.
Розрахункові згинальні моменти:
У першому наближенні приймемо ширину перетину прогону b = 150 мм.
Розрахунок елемента на міцність при косому згині:
Відповідно до [2] приймаємо найближче більше значення - 225 мм.
Перевіримо перетин на міцність по сколювання:
Sбр- статичний момент зсувається частини поперечного перерізу елемента відносно нейтральної осі, Sбр = A * y / 2;
bск- розрахункова ширина перерізу елемента:
Rск- розрахунковий опір деформуючих, для сосни 2-го сорту:
Розрахункові поперечні сили:
E- модуль пружності деревини, Е = 10000МПа * 0,8 = 81,6 * 108кг / м2;
Перевіримо гнучкість прогону в площині деформування, як стисненого елемента зв'язку:
Остаточно приймаємо перетин прогонів другої зони 150 x 225 мм.
4. Розрахунок арки.
4.1. Збір навантажень.
Нормативне значення, кг / м
Снігова повне навантаження в трьох варіантах дії обчислена в програмі «Вести» ПВК «Scad office» [додаток 1].
Снігова, які тривалий час діюча навантаження, являє собою повну снігове навантаження із знижуючим коефіцієнтом 0,5 [2].
4.2. Статичний розрахунок арки.
Визначення розрахункових зусиль в елементах арки вироблено в програмно-обчислювальному комплексі «Scad office» [додаток 3].
4.3 Підбір і розрахунок перетину арки.
За [5] відношення висоти перерізу двошарнірної арки до її прольоту і відношення висоти перерізу до ширини повинні знаходиться в межах:
Уточнюємо розміри, виходячи з цілого числа, що склеюються дощок. Приймаємо 46 дощок товщиною = 33 мм і шириною 192 мм (що відповідає нестругані стандартним дошках 200x40 мм.). Тоді розміри перетину будуть = 1518 x 384 мм.
Розрахунок стиснуто-згинаного елемента на міцність за нормальними напруженням [1]:
Rс- розрахунковий опір стиску уздовж волокон, для сосни 2-го сорту:
Перевіримо стійкість плоскої форми деформування:
n = 2 тому прогони НЕ раскрепляют арку з площини по всій її довжині;
Rі- розрахунковий опір вигину, для сосни 2-го сорту:
Арка втрачає стійкості із площини деформування, отже, необхідно розкріпачити її з площини, зменшивши розрахункову довжину; ? М? 0,534, lp req? 140 * b2 * кф / (? М * h) = 140 * 0.3842 * 1.13 / (0,534 * 1.518) = 28,78м. При довжині дуги арки lдугі = 62,859м зв'язку, що закріплюють арку з боку розтягнутого волокна ставимо ставимо на відстані lсв = lдугі / 3 = 20,953? 21м req = 28,78м. тоді:
Стійкість арки забезпечена
Остаточно приймаємо перетин арки 384 x 1518мм.
Малюнок 4. Епюра згинальних моментів при РСУ L1 + L3 + L6
Малюнок 5. Епюра згинальних моментів при РСУ L1 + L3 + L4
Висота розкріплювати арку з площини прогону повинна бути не менше ѕ висоти перетину арки hпр? 3/4 hаркі = 1139 мм. Однак епюра моментів для арки є знакозмінною (в залежності від варіанту снігового навантаження [додаток 1]), тому висоту перетину прогону призначаємо рівною висоті перетину арки
Уточнюємо розміри, виходячи з цілого числа, що склеюються дощок. Приймаємо 46 дощок товщиною = 33 мм і шириною 192 мм (що відповідає нестругані стандартним дошках 200x40 мм.)
Перевіримо гнучкість прогону в площині деформування, як стисненого елемента зв'язку:
Остаточно приймаємо перетин = 1155 x 192 мм.
Малюнок 6. Перетин арки
Розрахуємо діаметр і крок стяжних болтів:
Гнучкість арки щодо осі без урахування податливості:
Виходячи з вимог розстановки нагелів в елементі [1] визначимо мінімальні відстані між нагелями: