Расчёт на устойчивость из плоскости деформирования центрально сжатого стержня.

Должно быть выполнено следующее условие:

_c.o.d  k_c f_c.o.d ,

где , N_d - расчётная осевая сила (для второго сочетания нагрузок N_d = 193,52 кН; A_d - расчётная площадь поперечного сечения: ослабление сечения составляет и ослабление выходит на кромки, следовательно A_d = A_inf = 20,134  10^-2 м² ;

,

k_c = 0,159 (см. проверку устойчивости плоской формы деформировния);

f_c.o.d k_x k_mod = 11,0  1,2  0,85 = 11,22 МПа.

_c.o.d = 0,965 МПа < k_c× f_c.o.d = 0,159 × 11,22 = 1,78 МПа - устойчивость обеспечена.

Расчёт узла защемления колонны в фундаменте

Расчёт производим для третьего сочетания нагрузок. При этом сочетании нагрузок получим максимальные усилия в анкерах конструкции узла защемлённой приставки из бетона класса B 25 ( R_b = 14,5 > f_cm..d), из которой выпущены четыре стержня из арматуры периодического профиля из стали класса А240. Вклеивание арматурных стержней в древесину осуществляется с помощью эпоксидного клея ЭПЦ-1.

Принимаем (предварительно) диаметр арматурных стержней 20 мм. Тогда диаметр отверстия будет: d₀ = d + 5 = 20 + 5 = 25 мм. Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее 2d₀: a = 2  25 = 50 мм.

При определении усилий в арматурных стержнях учитываем, что прочность бетона на смятие больше прочности древесины.

M_d = 51,96 кНм; N = 92,06 кН из третьего сочетания нагрузок.

Из расчёта колонн на прочность имеем:

l_d =21,34 м, A_su =19,97  10^-2м², k_c = 0,284 ;

;

f_c.o.d× k_x× k_mod = 11,0 × 1,2 × 1,05 = 13,86 МПа;

;

k_c =  + k_m.c  (1 – ) = 1,22 + 0,906  (1 – 1,22) = 1,021;

.

Конструкция узла защемления колонны изображена на рис. 4. Пренебрегая (для упрощения расчёта) работой сжатия арматурных стержней, усилия в растянутых арматурных стержнях находим, используя два условия равновесия.

Рис. 4 – Конструкция узла защемления колонны

Рис. 5 Схема действия сил на колонну

(фундамент условно отбросим и действие его на колонну заменим силами N_a и D₀).

Условие равновесия:

;

;

При N = 92,06 кН; M_d = 56,17 кНм; h_к = 0,968 м; l_к =0,26 м.

f_cm.o.d×k_x×k_mod = 11,0 × 1,2 × 1,05 = 13,86 МПа, получим:

;

.

Из второго равенства определим x, а затем, подставив значение x в первое равенство, получим значение N_a.

0,6006 x² – 1,6540524 x + 0,0961234 = 0.

Решаем полученное квадратное уравнение:

D = (1,6540524)² – 4  0,6006  0,096124 = 2,504961;

;

x₁ = 2,695 м; x₂ = 0,059 м;

x₁ отпадает, так как не соответствует граничным условиям (x₁ = 2,695 > h = 0,968 м , что недопустимо).

Следовательно, x = 0,059 м;

.

Требуемая площадь двух арматурных стержней: R_s=2801,05=294МПа.

.

Ставим два стержня d = 20 мм, для которых A_s= 6,28 см² > 0,485 см².

Определим расчетную несущую способность вклеенного вдоль волокон стержня на выдергивание по формуле 9.32 [1]:

где f_sv.d =2.1МПа – расчетное сопротивление древесины сдвигу;

d₀=25 мм – диаметр отверстия под вклееный стержень;

l_d = 500 мм - расчетная длина заделываемой части (должна быть не менее 10d и не более 30d;

k_n3- коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержней:

Следовательно, несущая способность соединения достаточна.