Расчет деревянных конструкций для проектированного здания пролетом 15 метров и длиной 65 метров, страница 4

В состав поперечной рамы входят: 2 стойки и несущая конструкция покрытия (ферма). Колонна имеет жесткое сопряжение с фундаментом и шарнирное сопряжение с несущей конструкцией покрытия.

рис. 5.1.1.

х =  h (W_a – W_отсос)

W_a = W_о∙ K ∙ C_a  ∙ γ_f ∙ B ,

Где: W_о- нормативное ветровое давление (III р-он – 0,38 кН/м², СниП 2.01.07-85)

К- коэффициент зависящий от высоты здания и типа местности (тип местности В, К = 0,5)

C_a - аэродинамический коэффициент, показывающий наветренная сторона или подветренная,   C_a = 0,8;   C_отс = 0,6 )

γ_f  - коэффициент надежности

В  - шаг рамы, 5м

W_a = 0,38 кН/м²∙ 0,5 ∙ 0,8 ∙ 1,4 ∙ 5м = 1,064 кН/м

W_отсос= W_о ∙ K ∙ С_отсос∙ γ_f ∙ B  = 0,38 кН/м²∙ 0,5 ∙(- 0,6) ∙ 1,4 ∙ 5м = - 0,798 кН/м

х =  3,3 м [1,28 кН/м – ( - 0,798 кН/м)] = 1,286 кН

            Стойка работает на сжатие с изгибом, расчетным усилием является усилие в заделке

N_зад = N_{с.в(покр)}+ N_снега+ N_{с.в(стен)}+ N_{с.в(остекл)}+ N_{с.в(стойки)}

Где:               N_{с.в(покр)} =  ,

q^р_{с.в(покр)} = (q^р_{с.в(кровли)}+ q^р_{с.в(фермы)}) ∙ В,

Где: B – шаг колонн

        q^р_{с.в(кровли)}  - =3,41 кН/м²  из расчета щита

Собственный вес фермы, принимаем по эмпирической формуле

g^н_{с.в фермы} =  ,

Временная нагрузка от снега (для III района)

S_сн^н = S₀ ∙ μ

Где: S₀            - снеговая нагрузка (принимаем по СНиП 2.01.07-85)

µ- коэффициент перехода на 1 м² поверхности земли к 1 м² поверхности кровли пп. 5.3-5.6

μ₁ =  = = 0,57   - для сводчатых покрытий

S_сн^н = 1,0кН/м² ∙ 0,57 = 0,57 кН/м²

 

S_сн^р = S_сн^н • γ_{f ,}

Где : γ_f  - коэффициент надежности (дерево γ_f = 1,1).

Определяем расчетную снеговую нагрузку

S_сн^р  = 0,57 кН/м² ∙ 1,1 = 0,64 кН/м²

q^н_{с.в фермы} = =0,0778 кН/м²

q^р_{с.в(фермы)} = q^н_{с.в(фермы)} ∙ γ_f = 0,35 кН/м² ∙ 1,4 = 0,0856 кН/м²

q^р_{с.в(покр)} = (1,88 кН/м²+0,0856 кН/м²) ∙ 5м = 9,84 кН/м

N_{с.в(покр)} =  = 73,8 кН

Рассчитываем снеговую нагрузку

N_снега = S_сн^н ∙ γ_f ∙ В  = 0,57 кН/м² ∙ 1,4 ∙ 5м ∙= 30 кН

N_с.в = b_к ∙ h_к∙ h ∙ γ_др∙ γ_f ,

где

            h_к = h/≈10=3,3/13= 0,25 м

            b_к =  h_к = 0,25/ 5 = 0,05 м

             γ_др = 5 кН/м³

N_{с.в(стоек)} = 0,25м ∙ 0,05м ∙ 3,3м ∙ 5кН/м³ ∙ 1,1 = 0,22 кН

Собственный вес остекления

N_{с.в(остекл)}= q^н_{с.в(остекл)} ∙ h_остекл∙ В ∙ γ_f ,

где     

q^н_{с.в(остекл)} = 0,35 кН/м²

            h_остекл  = 1,5 м

γ_f         - коэффициент надежности  1,2

N_{с.в(остекл)}= 0,35 кН/м² ∙ 1,5м ∙ 5м ∙ 1,2 = 3,15 кН

Собственный вес стен

N_{с.в(стен)} = q^р_{с.в(щита)} ∙ h_стен∙ В,

где

            q^р_{с.в(щита)} = 1,704 кН/м /2,63 м = 0,647 кН/м²

            h_стен = h - h_остекл = 3,3м – 1,5м = 1,8 м

N_{с.в(стен)} = 0,647 кН/м² ∙ 1,8м ∙ 5м = 5,823 кН

N_зад =  73,8 кН + 30кН + 0,22кН + 3,15кН + 5,823кН = 113 кН

Определяем момент заделки

М_зад. =  - х ∙ h =  - 1,286м ∙ 3,3м = 1,54 кН ∙ м

Q_зад. = W_a ∙ h – x = 1,064 кН/м ∙ 3,3м – 1,286м = 2,23 кН

6.  Расчет колонны

рис. 14

Колона работает на сжатие с изгибом

h_к = 0,25 м

b_к =  h_к = 0,2∙ 1,5 = 0,05 м

Задавшись сечением колонны определяем геометрические характеристики

J_x =  = = 6,5·10^-5 м⁴

S_х =  = = 0,00039 м³

W_x =  = = 0,0052 м³

F = b_k ∙ h_k = 0,05м ∙ 0,25м = 0,0125 м²

 

6.1  Проверяем сечение по I группе предельных состояний

δ =  ≤ R_c ∙ m_б ∙ m_сл

где

ξ - коэффициент, учитывающий влияние дополнительного момента от продольной силы N;

R_c           - расчетное сопротивление на сжатие,

m_б          - коэффициент учитывающий высоту сечения колонны;

m_сл         - коэффициент учитывающий толщину доски.

ξ = 1 -  ,

φ = f (λ)                       λ =  ≤ [λ]

ℓ₀ = μ ∙ℓ _геом. = 0,8∙  h = 0,8∙3,3= 2,64 м

r_{х =}  0,289 ∙ h_к = 0,289∙0,25м = 0,0723 м

λ =  = 36,6 ≤ [120]

φ = 1-0,8 = 0,89

ξ = 1 - = 0,2187

δ =  = 10394,2 кН/м² ≤ 13000∙1∙1,1

10394,2 кН/м² ≤  14300 кН/м²

6.2  Проверка прочности на устойчивость плоской формы деформирования

 ≤ 1

φ = f (λ_у)

λ_у =  ≤  [λ]

_ℓ0у = μ ∙ℓ_геом. = 1 ∙ h = 1∙3,3 = 3,3 м

r_{х =}  0,289 ∙ b_к = 0,289 ∙ 0,05м = 0,015 м

λ =  = 220 ≥ [120]

Увеличиваем сечение колонны  F = b_k ∙ h_k = 0,1м ∙ 0,25м = 0,025 м²

r_{х =}  0,289 ∙ b_к = 0,289 ∙ 0,15м = 0,043 м

λ =  = 76,74 ≥ [120]

φ = 1-0,8 = 1-0,8 = 0,53

φ_m =  =  = 134,7

где: К_ф   - зависит от способа закрепления концов и вида нагружения, К_ф=2,54

ξ =1 -  = 1 - = 1,31

= 0.65605≤  1

прочность обеспечена

6.3  Проверка клеевых швов на скалывание по касательному напряжению

τ =  ≤ R_ск

τ = ≤  R_ск

102,137 кН/м²  ≤   1500  кН/м²

7. Расчет узла крепления колонны к фундаменту

Крепление колонны принято жесткое, осуществляется с помощью анкерных болтов, которые заделываются в фундамент на глубину (20-30) d

рис. 7.1.1.

N_анк = -,

N_min = N_зад. – N_снега = 113кН - 30 кН = 83 кН

Где: а  - расстояние между анкерными болтами, а = h_к+ 0,15м = 0,35м

N_анк = -= - 38,145 кН

F^тр_анк. =  = = - 2,51 м²

F^ф_анк. =  = 2  = 0,0003 м²

 т.к. N_анк < 0, то анкерные болты ставим конструктивно d = 20 мм.

            Горизонтальные болты крепящие уголки к стержню колонны работают на изгиб от усилия N_анк

n_гор. = ,

[T] = 2,5 ∙ d²_{гор.болтов}· = 2,5 ∙ 1,6²· = 10,09

m_н=1.2 – коэф. учитывающий временный характер ветровой нагрузки

 n_гор. = = 1,93

примем 2 болта d=16

Устойчивость колонн в продольном направлении обеспечивается постановкой вертикальных связей.

 рис. 7.1.2.

8.  Расчет  фундамента