4.3. Проверка опорной части стойки на скалывание при изгибе

Проверяем касательные напряжения

Условие выполнено.

4.4. Проверка устойчивости в плоскости изгиба

Проверка выполняется по [2], п. 4.18.

N – максимальная продольная сила, N_max = 182,2 кН

φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по [2], формула 8

гибкость колонны λ = 110, для древесины А = 3000

R_c – расчетное сопротивление сжатию. R_с = 1,5 кН/см² ([2], п. 3.1. № 1, в)

A_бр – площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке l_p. A_бр = 1250 см²

М_Д – изгибающий момент соответствующий продольной силе N,

М_Д = 6197,0 кНсм.

φ_m – коэффициент определяемый по [2], п. 4.14.

l_p – расстояние между опорными сечениями элемента,

l_p = 2 · 720 = 1440 см

b – ширина поперечного сечения, b_к = 25,0 см

h – максимальная высота поперечного сечения на участке l_p, h_к = 50,0 см

k_ф – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_p, определяется по [2], прил. 4, табл. 2, k_ф = 2,54

R_И – расчетное сопротивление изгибу. R_И = 16 МПа ([2], п. 3.1. прим. 5)

W_бр – максимальный момент сопротивления на участке l_p, W_бр = 10410 см³

n – степень:

n = 2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования

n = 1 – для элементов с этими закреплениями

Устойчивость обеспечена

4.5. Проверка устойчивости из плоскости изгиба

Расчет проводим без учета дополнительного момента по [2], п. 4.2. б

При отсутствии распорок: λ = 110 > 70

F_расч = 1250 см²

N_max = 182,2 кН

Устойчивость обеспечена

4.6. Расчет и конструирование прикрепления стойки к фундаменту

Прикрепление стоек к фундаменту обычно производится при помощи металлических анкеров или вклеенных стержней, замоноличиваемых в фундаментах. Усилия от анкеров передаются на накладки и связи (болты, винты, клей), соединяющие накладки со стойками.

Рассчитывают прикрепление стоек к фундаменту на действие минимальной пригрузке N_min, когда анкерное прикрепление сопротивляется большей растягивающей нагрузке от ветрового покрова.

N_min = N_max – N_снег

N_min = 182,2 – 96,0 = 86,2 кН

Напряжения сжатия

Напряжения растяжения

Высота поперечного сечения колонны h_к = 50 см, толщину накладок принимаем 15 см.

Размеры сжатой зоны

Размеры растянутой зоны

Максимальное усилие растяжения в анкерах

Сечение двух анкерных болтов находим из условия

m_осл = 0,80 – коэффициент, учитывающий ослабление резьбой

m_к = 0,80 - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения в резьбе

m_н = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерность работы двух анкеров

Требуемая площадь анкерных болтов

Требуемый диаметр анкера

Принимаем диаметр 2,0 см

Для принятого диаметра анкера в траверсе требуется отверстие в d_отв = 2,2 см. Ширина траверсы должна быть не менее 3d = 3 · 2,2 = 6,6 см.

Подбор траверсы из равнополочного уголка

Величина распределенной нагрузки

b_к – ширина колонны

Расчетный изгибающий момент

Требуемый момент сопротивления

Принимаем траверсу в виде уголка 90 х 90 х 7 по ГОСТ 8509-93*

Ширина профиля b = 9,0 см

Площадь поперечного сечения A = 12,28 см²

Толщина стенки профиля t = 0,7 см

Момент инерции сечения I_y = 94,3 см⁴

Момент сопротивления W_y = 14,45 см³

Проверка напряжений

Прочность траверсы обеспечена.

С целью исключить местный изгиб горизонтальной полки уголка, производим его усиление приваркой металлической пластины.

Расчет горизонтальных болтов

Диаметром горизонтального болта задаемся исходя из условия их расстановки относительно волокон древесины по [2], п. 5.18

Для стального болта: S₁ = 7d; S₂ = 3,5d; S₃ = 3d

Принимаем диаметр 2,6 см

По [2], табл. 17 находим наименьшую несущую способность болта:

Симметричное соединение

Смятие в крайних элементах

Т_см = 0,8 · a · d = 0,8 · 15 · 2,6 = 31,2 кН

Изгиб нагеля из стали С235

Т_и = 1,8 · d² + 0,02 · a² = 1,8 · 2,6² + 0,02 · 15² = 12,2 + 4,5 = 16,7 кН

Но не более Т_и = 2,5 · d² = 2,5 · 2,6² = 16,9 кН

Количество горизонтальных болтов определяется по [2], формула 55

N – расчетное усилие, N = N_анк = 77,0 кН

T – наименьшая несущая способность, найденная по [2], табл. 17, Т = 16,7 кН

n_ш – число расчетных швов одного нагеля, n_ш = 1

Конструктивно принимаем 6 болтов.