1

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

Instytut Budownictwa

Wydział Budownictwa Lądowego i Wodnego

Zakład Materiałów Budowlanych, Konstrukcji Drewnianych i Zabytkowych

Ćwiczenie projektowe z „Konstrukcji drewnianych”

Wrocław 2010

wykonała:

prowadzący: dr Tomasz Nowak

2

1. Wstępny dobór przekroju

1.1.

Założenia

- przyjęto klasę drewna C30 o:

, = 30

,, = 18

,, = 0,4

,, = 23

,, = 5,7

, = 3,0

1.2.

Wstępny dobór przekroju

∙ ≤ ,,

= 0,4

= 96

, ∙

, =

= 0,8 − "#$ół'()**+ -./)+ ')0*) /1 1 #) 2 + .2'+ąż5*+ ś7/5*+.87" ł59.

= 1,3 − "#$ół'()**+ - 857+ ł.")

30 ∙ 10: ∙ 0,8

, =

1,3

= 18,4615 ∙ 10: -;

23 ∙ 10: ∙ 0,8

,, ∙

,, =

=

1,3

= 14,1538 ∙ 10: -; = 1,41538 '-;

96

=

=

∙ ,,

0,4 ∙ 1,4153 = 169,5753'-;

< = 84,7876'-;

Przyjęto A=224cm2. A1=112cm2.

h=8cm

b=14cm

a=20cm

2. Sprawdzenie nośności słupa

2.1.

Sprawdzenie naprężeń z uwzględnieniem wyboczenia w płaszczyźnie y-x (PN-B-03150:2000)

Atot=224cm2

2ℎ ∙ 2: 2 ∙ 80 ∙ 140:

=> = 12 =

12

= 36,5866 ∙ 10@--A

=

+

>

> = B = 40,414--

D ∙ 1 0,85 ∙ 3800

C> = + =

>

40,414 = 79,921

3

E,F = 8000

J;E

3,15; ∙ 8000

G

,F

,HI,> =

C ; =

>

79,921; = 12,348

C

,,

HKL,> = BG

= B 23

,HI,>

12,348 = 1,3647

M = 0,2

;

> = 0,5N1 + MPCHKL,> − 0,5Q + CHKL,> R

= 0,5S1 + 0,2T1,3647 − 0,5U + 1,3647;V = 1,5176

1

1

,> =

=

= 0,458

;

1,5176 + X1,5176; − 1,3647;

> + W>; − CHKL,>

96

G,, = =

0,0224-; = 4,285

G,,

4,285

=

P,> ∙ ,,Q 0,458 ∙ 14,1538 = 0,661 < 1,0 − " 7Z*5 (.#8 ł #$5ł*+.*)

2.2.

Sprawdzenie naprężeń z uwzględnieniem wyboczenia w płaszczyźnie z-x G,, ≤

2ST2ℎ + U: − :V

= =

12

= 0,2-

0,14ST0,16 + 0,2U: − 0,2:V

= =

12

= 4,509 ∙ 10[A-A

D1

1,0 ∙ 3,8

C =

=

= 26,7809

W =

W4,509 ∙ 10[A

0,0224

Założono przewiązki o wysokości

1; = 420 > 2 = 400

Założono podział słupa na 3 przedziały o długości 3,8 − 0,42

1< =

3

= 1,11-

Warunek l1<60i1

+< = 0,289ℎ = 0,289 ∙ 0,08 = 0,0231-

60+< = 1,387- > 1<

Smukłość:

C< = √12 ∙ 1<

ℎ

= √12 ∙ 1,11

0,08

= 48,06 < 60

C< > 30

* = 2

^ = 3 T8 2 6.4.5. U

4

*

2

C

;

K` = WC ; + ^ 2 C< = B26,7809; + 3 2 ∙ 48,06; = 87,4443 > C> J;E

3,14; ∙ 8000

G

,F

HIa = C ; =

K`

87,4443; = 10,315

CHKLa = B 23

10,315 = 1,4932

Współczynnik wyboczeniowy

;

a = 0,5N1 + MKPCHKLa − 0,5Q + CHKLa R

= 0,5S1 + 0,2T1,4932 − 0,5U + 1,4932;V = 1,714

1

1

a =

=

= 0,3912

;

1,714 + X1,714; − 1,4932;

a + Wa; − CHKLa

G = 4,285 < 1,714 ∙ 14,1538 = 24,259

3. Obliczenie przewiązek

Siła poprzeczna w słupie

c

96,00

b

= 60 =

60 ∙ 0,3912 = 4,0899

Siła poprzeczna w przewiązce

b

4,0899 ∙ 1,11

b

1<

; = * ∙ =

<

2 ∙ T0,2 + 0,08U = 8,1069

Naprężenie ścinające w przewiązce

b

d = ;

'1 ≤

;

3,0 ∙ 0,8

= ∙ =

1,3 = 1,85

4,0899

d = 0,03 ∙ 0,42 = 324,595 = 0,324 < 1,85

Moment zginający

0,28

<

= b; ∙ 2 = 8,1069 ∙ 2 = 1,1349-

Wskaźnik wytrzymałości

' ∙ 1; 0,03 ∙ 0,42;

e

;

fH = 6 =

6

= 0,000882-:

30 ∙ 0,8

= 1,3 = 18,46

1,1349

G =

e =

fH

0,000882 = 1286,734 = 1,286 < 18,46

5

4. Obliczenie łączników

Gwoździe powinny przenieść siłę ścinającą w przewiązce Vd2=3,5166kN. Minimalna średnica gwoździ powinna wynosić 1/6-1/11 grubości najcieńszego z łączonych elementów (5-2,7mm). Przyjęto 4x120mm.

Minimalna grubość deskek t=7d=7*3=21mm. Przyjęte przewiązki mają grubość 30mm. Założono 4 gwoździe w złączu.

Siła do przeniesienia przez gwoździe z jednej strony przewiązki b

8,1069

b

;

;[< = 2 = 2 = 4,0534

Na jeden gwóźdź wypada

4,0534

< = 4 = 1,0133

Rozmieszczenie gwoździ w przewiązce:

: = 10/ = 40--

A = 10/ = 40--

< = 12/ = 48--

; = 5/ = 20--

T∑ h; + ∑ );U 8 ∙ 0,14; + 4 ∙ 0,18; + 4 ∙ 0,05; 0,2964

-

I

I

< =

7

=

=

<

X0,14; + 0,18;

0,228 = 1,299-

6

1,1349

< = 2- =

<

2 ∙ 1,299 = 0,4365

;

;

< = W< + < = X1,0133; + 0,4365; = 1,1033

Obliczenie minimalnej nośności gwoździa na 1 cięcie

i = 0,082j ∙ /[,: = 0,082 ∙ 380 ∙ 4[,: = 20,5579 --; 20,5579 ∙ 0,8

i =

1,3

= 12,651

M = 1,0

k< = i< ∙ 8< ∙ / = 12651 ∙ 0,3 ∙ 0,04 = 151,8

8; = 0,07--

k; = i< ∙ 8; ∙ / ∙ M = 12651 ∙ 0,07 ∙ 0,04 ∙ 1,0 = 35,4228

a = 180/;,@ = 6616,502--

6616,502

a =

1,1

= 6015,002--

4MT1 + 2MU

k

i<8;/

a

A = 1,1 1 + 2M lB2M;T1 + MU +

;

− Mm

i< ∙ / ∙ 8;

12,651 ∙ 70 ∙ 4

12 ∙ 6015,002

= 1,1

3

lB4 + 12,651 ∙ 4 ∙ 70; − 1m = 1391,169

= 1,391

4MT2 + MU

k

i<8</

a

F = 1,1 1 + M lB2M T1 + MU +

; − Mm

i< ∙ / ∙ 8<

12,651 ∙ 30 ∙ 4

12 ∙ 6015,002

= 1,1

2

lB4 + 12,651 ∙ 4 ∙ 30; − 1m = 1138,2495

= 1,1382

2M

k@ = 1,1B1 + MW2a ∙ i< ∙ / = 1,1B22X2 ∙ 6015,022 ∙ 12,651 ∙ 4

= 858,2596

kIn = 1,1382 > 1,1033

Sprawdzenie naprężeń z uwzględnieniem wyboczenia w płaszczyźnie osi y-x.

=

+

>

> = B = 0,8B 1

12 = 0,231-

D1 1,0 ∙ 3,8

C> = + =

>

0,231 = 16,45

J;E

3,14; ∙ 8000

G

,F

HI =

C; =

16,45;

= 291,485

7

C

HKL > = BG

= B 23

HI

291,485 = 0,2809 < 0,5

G

;

G

G

o ,,

,a,

,>,

p +

+

≤ 1

,

,a, ,>,

= 0,7

c

8,1069

G

,, = =

0,224 = 36,1915

30 ∙ 10: ∙ 0,8

, =

1,3

= 18,4615 ∙ 10: -;

23 ∙ 10: ∙ 0,8

,, ∙

,, =

=

1,3

= 14,1538 ∙ 10: -;

8

Zaprojektować dźwigar z drewna klejonego.

150

2100

150

- przyjęto klasę drewna GL28h o:

, = 28

,, = 19,5

,, = 0,5

,, = 26,5

,, = 3,0

, = 3,5

Obciążenia charakterystyczne:

-stałe: 3,5kN/m

-średniotrwałe: 2,0kN/m

-krótkotrwałe: 2,0kN/m

Obciążenia obliczeniowe

-stałe: 3,5*1,1=3,85kN/m

-średniotrwałe: 2,0*1,4=2,8kN/m

-krótkotrwałe: 2,0*1,4=2,8kN/m

1. Ustalenie wstępnych parametrów dźwigara

-wysokość dźwigara

21,0 21,0

ℎ< =

A

8 ÷ 14 = 2,625 ÷ 1,5-

Przyjęto h1/4=2m.

-przekrój

2 ≥ 80--

ℎ2 ≤10

Przyjęto b=300mm

-wysokość na podporze

ℎs = ℎ − 0,5 ∙ t ∙ 89u = 2 − 0,5 ∙ 21,0 ∙ 0,0524 = 1,4497-Ostatecznie przyjęto

ℎs = 1,5-

ℎ< = 1,8-

A

9

ℎ = 2,1-

2 = 0,3-

2. Naprężenia normalne

-przekrój najbardziej wytężony znajduje się w odległości a1 od podpory ℎ

1,5

s

< = 0,5t ∙ ℎ = 0,5 ∙ 21 ∙ 2,1 = 7,5-

ℎv< = ℎs + < ∙ 89u = 1,5 + 7,5 ∙ 893 = 1,893-

0,3 ∙ 1,893;

eva =

6

= 0,17917-:

x

;

9,45 ∙ T7,5 + 1,5U;

<

v = kw ∙ < −

2 = 113,4 ∙ 7,5 −

2

= 467,775-

T1 + 489;uU

G

y

,, =

e

≤ ,

T1 + 4 ∙ 0,002746U ∙ 467,775

G,, =

0,17917

= 2,639

-przyjęto klasę użytkowania konstrukcji =2

= 0,8

28 ∙ 0,8

= 1,25 = 17,92

E

C

Kvn

HKL = zt ∙ ℎ ∙

B12600

J ∙ 2; ∙ E B

= z21,0 ∙ 1,893 ∙ 18,460

{Kvn

3,14 ∙ 0,3; ∙ 8000

780 = 0,6407

HI = 1,0 6

G = T1 − 489;uU 2ℎ; ≤ ,v,

G = T1 − 0,0109U 6 ∙ 467,775

0,3 ∙ 1,893; = 2,5822

3,0 ∙ 0,8

,, = 1,25 = 1,92

28

=

= 26,995

|}

~ #+*;u + '.#;u € 28

,,

1,92 #+*;3 + '.#;3

G = 2,5822 < 26,995

3. Naprężenia w strefie kalenicowej

G ≤ H ∙

H = 1,0

= 510,3-

ℎvs = 2,10-

0,3 ∙ 2,1;

evs =

6

= 0,2205-:

L = < = 1 + 1,489u + 5,489u; = 1 + 0,07336 + 0,0148 = 1,0881

10

G = L ∙ e = 2518,174 = 2,5181

Naprężenia rozciągające prostopadłe do włókien b ,;

G

≤ I‚ }b~

6

G

vs,

= s ∙ P2 ∙ ℎv;sQ

s = F = 0,289u = 0,0105

6 ∙ 510,3

G = 0,0105 ∙ 0,3 ∙ 2,1; = 24,2857

I‚ = 1,4

b = 0,01-:

b = 2 ∙ ℎ ;

vs T1 − 0,2589uU = 0,3 ∙ 2,1;T1 − 0,25 ∙ 893U = 1,3056-: b ,;

0,01 ,;

I‚ }b~ = 1,41,3056 = 0,5283

0,4 ∙ 0,5

= 1,25 = 0,16

b ,;

G

= 0,0242857 < I‚ }b~ = 0,0845

4. Naprężenia ścinające na podporze

d< = 1,5by/T2 ∙ ℎsU ≤ ∙

d< = by ∙ „/T2 ∙ =sU ≤

= 1,0

3,5 ∙ 0,8

= 1,25 = 2,24

kw = 113,4

1,5:

=s = 0,3 ∙ 12 = 0,084375-A

0,3 ∙ 1,5;

„ =

8

= 0,084375-:

113,4

d< = 1,5 ∙ 0,3 ∙ 1,5 = 0,3780 < ∙ = 2,24

0,084375

d< = 113,4 ∙ 0,3 ∙ 0,084375 = 0,1167 < = 2,24

5. Minimalna długość oparcia dźwigara

3,0 ∙ 0,8

= 1,25 = 1,92

b

113,4

=

v

2 ∙

=

0,3 ∙ 1920 = 0,1968- – $7()0ę8. = 0,2-

6. Stan graniczny użytkowalności

"Ìn = "In‚P1 + K`Q

11

;

" ‡1 + }19,2ℎvs

t ~ ˆ

"In‚ =

}0,15 + 0,85ℎs

ℎ

~

vs

t

21,0

ℎ =

vs

2,1 = 10,0 < 20

0,3 ∙ 21:

=vs = 12 = 231,525-:

−Z9+ę'+5 ./ .2'+ąż5*+ #8 ł59.

K` = 0,6

tA

21A

" = 5x< ∙

= 5 ∙ 3,85 ∙

P384EKvn ∙ =vsQ

T384 ∙ 12600 ∙ 231,525U

= 0,003509- = 3,509--

;

"

;

‡1 + }19,2ℎvs

t ~ ˆ 0,003509 |1 + €19,2 ∙ 2,1

"

21 

In‚ =

=

= 0,0217-

}0,15 + 0,85ℎs

ℎ

~

€0,15 + 0,85 ∙ 1,5

vs

2,1 

ZÌn = 0,03472-

Ugięcie od obciążenia zmiennego

K` = 0,25

tA

21A

" = 5x< ∙

= 5 ∙ 2,8 ∙

P384EKvn ∙ =vsQ

T384 ∙ 12600 ∙ 231,525U

= 0,00255- = 2,55--

;

"

;

‡1 + }19,2ℎvs

t ~ ˆ 0,00255 |1 + €19,2 ∙ 2,1

"

21 

In‚ =

=

= 0,01578-

}0,15 + 0,85ℎs

ℎ

~

€0,15 + 0,85 ∙ 1,5

vs

2,1 

"nK,Ìn = 0,0197-

Ugięcie całkowite

t

"Ìn = "In‚P1 + K`Q = 0,03472 + 0,0197 = 0,05449- < ZnK,Ìn = 300

= 0,07-