Konstrukcje drewniane przykład obliczeniowy


Więzba dachowa
Zaprojektować wiązar jętkowy z drewna klasy C-30 o rozpiętości L = 10,50 m, jeżeli:
nachylenie połaci dachowych ą = 41, rozstaw krokwi a = 0,80 m, w poziomie jętek
zastosowano usztywnienie z desek w postaci skratowania (dzięki temu można zało-
żyć nieprzesuwność węzłów układu jętkowego), dach jest pokryty dachówką kar-
piówką podwójnie, wymiary budynku odpowiadają warunkom H/L <2 oraz H< 10 m,
budynek znajduje się w II strefie obciążenia śniegiem i w I strefie obciążenia wiatrem.
a)
b)
Wiązar jętkowy: a) schemat, b) przekrój krokwi
1. Dane geometryczne wiązara.
h = 0,5Ltgą = 0,510,500,8693 = 4,56 m
l = L/(2cosą) = 10,50/(20,7547) = 6,96 m
= ld/l = 0,6 (wartość przyjęta) ld=l! 0,66,96 = 4,18 m
a1 = ldcosą = 4,180,7547 = 3,15 m h1 = a1tgą = 3,150,8693 = 2,74 m
lg= l-ld! 6,96-4,18 = 2,78 m
2. Zebranie obciążeń.
Nazwa obciążenia: stałe dachu
Nazwa materiału Wyrażenie matematyczne obc.char.
wsp.obc
łf
kN/m2 obc.obl. kN/m2
gk=0,9 gd=1,08
Ciężar własny pokrycia g=0,9 1,2
RAZEM 0,9 1,08
1
Nazwa obciążenia: zmienne dachu
Nazwa materiału Wyrażenie matematyczne obc.char.
wsp.obc
łf
kN/m2 obc.obl. kN/m2
Śnieg
Sk=0,46 Sd= 0,644
Śnieg S=Q*C 0,46 1,4
Wiatr
pk1=0,187 pd1= 0,243
Połać nawietrzna p1 0,187 1,3
pk1= -0,18 pd1= -0,234
Połać nawietrzna p2 -0,18 1,3
Obliczenie obciążeń składowych prostopadłych do połaci dachowej od strony na-
wietrznej:
gĄ" = agcosą = a0,7547g
SĄ" = aScos2ą = a0,75472S = 0,5696S
gkĄ"1 =0,8m0,9kN/m2cos410! 0,543 kN/m
gdĄ"1 = 0,8m1,08 kN/m2cos410! 0,652 kN/m
SkĄ"1 =0,8m0,46 kN/m2cos2410! 0,210 kN/m
SdĄ"1 =0,8m0,644 kN/m2cos2410! 0,293 kN/m
3.Wymiarowanie krokwi.
W tym rozwiązaniu przewidziano krokwie o jednakowym przekroju na całej długości
l = 6,96 m, projektowane z jednego elementu.
3.1. Stan graniczny nośności.
Momenty zginające i siła podłużna:
1
ME = Mmax = -3,126 kNm
2
MAD = 2,507 kNm
NB = -7,156 kN.
Przyjęto przekrój 5,0 x 17,5 cm o polu przekroju A = 8750 mm2!0,00875m2, którego
Wy = 255,21103mm3!0,00025521m3
Iy=22,33103 mm4!0,00002233m4
iy = 50,52mm !0,05052m
Sprawdzenie naprężeń w przęśle AD:
ly= ld = 4,18 m
" ly
 =
y
iy
1,0 " 4,18m
 = = 82,740
y
0,05052m
Naprężenia krytyczne przy ściskaniu:
3
E0,05 = 8000 MPa
1
Wartość momentu w punkcie D lub E
2
Wartość momentu w przęśle A-D lub B-E
3
wg tab. Z-2.2.3-1
2
Ą2 " E0,05
c,crit,y =
2
y
2
3,14 " 8000MPa
 = = 11,533MPa
c,crit, y
2
82,740
c-współczynnik dotyczący prostoliniowości elementów
dla drewna litego c=0,2
4
fc,0,k = 23 MPa
Smukłość sprowadzona przy ściskaniu:
fc,0,k
23MPa
rel,y = ! = 1,412
c,crit,y 11,533MPa
Składowa współczynnika wyboczenia:
Ą#1+
k = 0,5"  "# - 0,5ś# + 2 ń#
ś# ź#
ó# Ą#
y c rel, y rel, y
# #
Ł# Ś#
Ą#1+
k = 0,5 " 0,2 "(1,412 - 0,5)+1,4122 ń# = 1,588
ó# Ą#
y
Ł# Ś#
Współczynnik wyboczeniowy:
1
kc,y =
k + k2 - 2
y y
rel,y
1
kc,y = = 0,432
1,588 + 1,5882 -1,4122
Współczynnik modyfikujący parametry wytrzymałościowe z uwagi na czas trwania
obciążenia i zmiany wilgotności materiałów:
5
kmod =0,9  przyjęto dla klasy trwania obciążenia = krótkotrwale (wiatr) i klasy użyt-
kowania konstrukcji = 2
Wytrzymałość obliczeniowa na ściskanie wzdłuż włókien fc.0,k6:
fc,0,k " k
mod
fc,0,d =
łM
23MPa " 0,9
fc,0,d = = 15,923MPa
1,3
Częściowy współczynnik bezpieczeństwa 7łM=1,3
fm,y,k- zginanie8
4
wg tab. Z-2.2.3-1
5
Przyjąć w projekcie
6
Wg tab. Z-2.2.3-1
7
Współczynnik bezp. Przyjąć w projekcie łM=1,3
8
Wg tab. Z-2.2.3-1
3
fm,y,k " k
mod
fm,y,d =
łM
30MPa " 0,9
fm,y,d = = 20,769MPa
1,3
Naprężenie obliczeniowe ściskające:
N
c,0,d =
kc,y " A
7156N
c,0,d = = 1892975,5Pa ! 1,893MPa
0,432 " 0,008750m2
Sprawdzenie naprężeń w przęśle A-D
Naprężenia od zginania:
MAD
m,y,d,AD =
W
2507Nm
 = = 9823667,7Pa ! 9,824MPa
3
m, y,d,AD
0,0002552m
m,z,d,AD = 0
Stan graniczny nośności elementów ściskanych osiowo;
m,y,d
c,0,d m,z,d
+ + km d" 1
kc,y " fc,0,d fm,y,d fm,z,d
1,893MPa 9,824MPa
+ + 0 = 0,748 d" 1
0,432 "15,923MPa 20,769MPa
Sprawdzenie naprężeń w punkcie E:
M
E
 =
m, y,d, E
W
3126Nm
 = = 12249216,3Pa ! 12,249MPa
3
m, y,d,E
0,0002552m
Normalna w punkcie E
NE= 7,011kN
N
c,0,d,E =
kc,y " A
7011N
c,0,d,E = = 1854761,9Pa ! 1,855MPa
0,432 " 0,00875m2
4
2
# c,0,d,E ś# m,y,d
m,z,d
ś# ź#
+ + km d" 1
ś#
fc,0,d ź# fm,y,d fm,z,d
ś# ź#
# #
# 1,855 ś#2 12,249
ś# ź# + + 0 = 0,597 d" 1
20,769
#15,923 #
Naprężeń w przęśle DC nie sprawdza się.
3.2 Stan graniczny użytkowalności -sprawdzenie ugięć.
Krokiew pracuje jako belka dwuprzęsłowa o różnej długości przęseł, obciążona ob-
ciążeniem prostopadłym równomiernie rozłożonym. Jako układ statyczny do oblicze-
nia ugięć należy przyjąć belkę jednoprzęsłową obciążoną obciążeniem ciągłym qk,
siłą osiową ściskającą P oraz momentem odciążającym Mp przyłożonym na podporze
środkowej. Przybliżona, ostateczna wartość ugięcia dolnej części krokwi.
9
uost= ufink < unet, fin
gdzie:
ufin - ugięcie finalne od obciążenia prostopadłego,
k -współczynnik wpływu siły osiowej na ugięcie krokwi.
Ponieważ w przykładzie występują różne rodzaje obciążeń i związane z nimi różne
wartości współczynnika kdef wiec ugięcia obliczono od poszczególnych obciążeń
(wartości charakterystycznych g, S).
Normalna na podporze B
P = 7,156 kN
1
k =
P
1-
Pcrit
Ą2 " E " I
Pcrit =
2
l1
E=10Emean=12000 MPa=0,012"106N/m2
l1=4,180m
N
3,142 "12000 "106 " 22,33"10-6 m4
m2
Pcrit = ! Pcrit = 151362,1N ! 151,362kN
2
(4,18m)
1
k = ! k = 1,050
7,156kN
1-
151,12kN
9
Ostateczna wartość ugięcia
10
Wg tab. Z-2.2.3-1
5
11
ufin = uins "(1+ kdef )
12
Sprawdzenie stosunku l1/h>20
4180/175=23,89>20
Ponieważ l1/h>20 stosujemy następujący wzór na ugięcie dorazne:
5" q " l4
13
u = u =
ins M
384 " E " I
mean
14
Ugięcie od obciążenia ciężarem własnym gkĄ"1=0,543 kN/m; kdef=0,6
N
5" 0,543"103 "(4,18m)4
m
uins1 = ! uins1 = 0,0081m ! 8,10mm
N
384 "12000 "106 " 22,33"10- 6 m4
m2
ufin1 = 8,10 "(1+ 0,6)! ufin = 12,96mm
15
Ugięcie od obciążenia śniegiem SkĄ"1=0,201 kN/m; kdef=0,25
N
5 " 0,210 "103 "(4,18m)4
m
u = ! uins1 = 0,003115m ! 3,115mm
ins2 N
384 "12000 "106 " 22,33"10- 6 m4
m2
ufin2 = 3,115"(1+ 0,25)! ufin = 3,89mm
Ugięcie od obciążenia wiatrem pominięto (obciążenie śniegiem jest większe od ob-
ciążenia wiatrem).
Ugięcie finalne od obciążenia prostopadłego:
ufin = ufin1 + ufin2
ufin = 12,96mm + 3,89mm ! ufin = 16,85mm
Ostateczna wartość ugięcia dolnej części krokwi:
u = u " k d" u
ost fin net,fin
u = 16,85mm "1,050 = 17,69mm
ost
16
unet, fin = l/200 = 4180/200 = 20,9 mm> uost = 17,69 mm.
11
Przemieszczenie końcowe.
12
Jeżeli warunek nie zostanie spełniony wówczas uins=uM[1+19,2(h/l)2]
13
Przemieszczenie dorazne
14
To samo przyjąć w projekcie.
15
To samo przyjąć w projekcie.
16
Wartość graniczna ugięcia.
6
Klasy wytrzymałości  wartości charakterystyczne drewna litego
Klasy drewna konstrukcyjnego litego o
wilgotności 12 %
Rodzaje właściwości Oznaczenie
C18 C24 C30 C35 C40
Wytrzymałość, w N/mm2(MPa)
Zginanie f m,k 18 24 30 35 40
Rozciąganie wzdłuż włókien f t,0,k 11 14 18 21 24
Rozciąganie w poprzek włókien f t,90,k 0,3 0,4 0,4 0,4 0,4
Ściskanie wzdłuż włókien f c,0,k 18 21 23 25 26
Ściskanie w poprzek włókien f c,90,k 4,8 5,3 5,7 6,0 6,3
Ścinanie f v,k 2,0 2,5 3,0 3,4 3,8
Sprężystość, w kN/mm2(GPa)
Średni moduł sprężystości wzdłuż włókien E 0,mean 9 11 12 13 14
5% kwantyl modułu sprężystości wzdłuż włókien E 0,05 6,0 7,4 8,0 8,7 9,4
Średni moduł sprężystości w poprzek włókien E 90,mean 0,30 0,37 0,40 0,43 0,47
Średni moduł odkształcenia postaciowego G mean 0,56 0,69 0,75 0,81 0,88
Gęstość, w kg/m3
Wartość charakterystyczna k 320 350 380 400 420
Wartość średnia mean 380 420 460 480 500
7


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Konstrukcje betonowe przyklad obliczeniowy(1)(1)
2sd 3sz przyklady obliczen konstrukcji?chowych
PODSTAWY KONSTRUKCJI ŻELBETOWYCH BELKI PRZYKŁADY OBLICZENIOWE 2008
Konstrukcje drewniane
Przyklad obliczen
posadowienie fundamentu na palach cfa przykład obliczeń
Klasyczna konstrukcja drewnianych budynków
SX025a Przykład Obliczanie rozciąganego słupka ściany o przekroju z ceownika czterogiętego

więcej podobnych podstron