Расчёт колонны из брусьев на болтах

Исходные данные для проектирования колонны.

Здание производственного назначения, с напольным транспортом, неотапливаемое. Класс здания по условию эксплуатации – 3. Здание строится в г. Москве (III снеговой район, I ветровой район) в открытой местности, которое сохраняется с наветренной стороны на расстоянии 30 м. Пролёт здания l = 18 м. Высота до низа несущих конструкций покрытия H = 9,7 м; шаг колонн B = 5,3 м; длина здания 58,3 м. Покрытие здания с черепичной кровлей по клеефанерным балкам. Уклон кровли 10%. Стеновые панели клеефанерные общей толщиной 192 + 10 = 202 мм  0,2 м. Нормативная нагрузка от панелей 0,397 кН/м², расчётная нагрузка - 0,445 кН/м² площади стены. Клеефанерные балки покрытия шириной 180 мм, высотой на опоре 600 мм. Колонны проектируем из пиломатериалов древесины III сорта (лиственница, кроме европейской и японской).

Предварительный подбор сечения колонн

Предельная гибкость для колонн равна 120 (табл.7.2 [1]). При подборе сечения задаётся =100<_max=120. Тогда при распорках, располагаемых по верху колонн, гибкость относительно осей равна:

, где (табл.7.1 [1]);

Требуемая высота сечения: , где Н=9,7м;

Требуемая ширина сечения:

Принимаем брусья шириной сечения b = 275 мм и толщиной 200 мм в соответствии с ГОСТ 24454 (прилож. Б [1]). Ширина колонны после фрезерования заготовочных блоков будет 275–15= 260 мм.

После фрезерования толщина брусьев составит 200 – 8 = 192 мм. С учётом принятой толщины после острожки высота сечения колонн будет h= 768 мм (четыре бруса), b =260 мм.

Брусья соединяются болтами диаметром d = 24 мм, расположенными со следующим шагом (в соответствии с требованиями 9.4.6.4 [1]):

- по высоте – 500 мм между осями болтов и 300 мм между осями крайних болтов и торцами элементов;

- по ширине – 100 мм между осями болтов и 80 мм от кромки элемента до оси крайнего болта.

Определение нагрузок на колонну

Рис.1 Расчётная схема рамы

Определим действующие на колонну расчётные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подсчёт нагрузок горизонтальной проекции сводим в таблицу 1.

Расчётный пролёт L_d = L₀ – h_к = 18 – 0,418 м = 17,032 м. Полная ширина покрытия здания L = L_св+ 2_ст.+ 2а_к = 18 + 0,968 + 2  0,2 + 2  0,25 = 19,87 м; L_св= L + h - пролёт здания в свету; а_к - вылет корпуса; L₀ - пролет в осях (рис.3).

Таблица 1 - Подсчёт нагрузок

Нагрузка	Нормативная кН/м²	Коэфф. надёжности по нагрузке	Расчётная кН/м²
Постоянная:
- кровля	g_к1 = 0,6	_g_к1 = 1,3	g_d₁ = 0,78
- клеефанерная плита покрытия	g_к2 = 0,397		g_d₂ = 0,445
Итого по ограждающим покрытиям	g_к1,2 = 0,997		g_d_1,2 = 1,225
- собственный вес клеефанерной балки	g_к3 = 0,173	_g_к₃ = 1,1	g_d₃ = 0,19
Итого по покрытию	g_к4 = 1,17		g_d₄ = 1,415
Навесные стены ( клеефанерные плиты)	g_к5 = 0,397		g_d₅ = 0,445
Собственный вес колонны, кН: 0,768  0,26  9,7  8 = 19,53 кН.	g_к6 = 19,53	_g_к6 = 1,1	g_d₆ = 21,48
Временная:
- снеговая (III снеговой район) S₀ = 1;  = 1; g_к₄/q_sk= 1,17 > 0,8=>_sq = 1,4[2]	Q_sk = 1	_sq = 1,4	q_sd = 1,4
- ветровая нагрузка (I ветрового района:
q_w_._k = W₀  k  c; W₀ = 0,23 кПа [2]
Для здания размером в плане 1858,3 c₁=+0.8 b/l = 58.3/18 = 3.2 > 2 ,C_l = -0,5.
При z = H + h'_он = 10,5 м; ,
= 0,23  1,0125  0,8 = 0,186	0,186	1,4	0,261
= 0,23  1,0125  0,5 = 0,116	0,116	1,4	0,163
При z = 10, k = 1
= 0,23  1  0,8 = 0,184	0,184	1,4	0,258
= 0,23  1  0,5 = 0,115	0,115	1,4	0,161
При z = 5, k = 0,75
= 0,23  0,75  0,8 = 0,138	0,138	1,4	0,193
= 0,23  0,75  0,5 = 0,086	0,086	1,4	0,121