2.2.Определение нагрузок действующих на колонну.

На колонну действуют следующие нагрузки:

продольная сила N_d, равная по величине опорной реакции балки покрытия (N_d = 77,43 кН);

Ветровая нагрузка в виде равномерно-распределённой. Для данного района по ветровым напорам в соответствии с [2], _n = 0,3 кН/м². _р=0,31,4=0,42 кН/м²

Для приведения ветровой нагрузки к линейно-распределённой умножаем ' на шаг колонн. Тогда  = '  B = 0,42 4,9 = 2,058 кН/м.

Тогда вертикальная равномерно-распределённая нагрузка на стойку от давления ₊ и от отсоса _- будут соответственно равны:

₊ = 0,8   = 0,8  2,058 = 1,65 кН/м;

_- = 0,6   = 1,23кН/м.

Итак, расчётная схема примет вид:

3.3.Расчет по первой группе предельных состояний.

Колонна является сжато-изгибаемым элементом, следовательно, в соответствии с пунктом 7.1.9.1 [1] при изгибе с осевым сжатием должно удовлетворяться следующее условие 7.31 [1]:

,

где _c.o.d – определяется по формуле: где A_inf - площадь в расчётном сечении - A_inf = b_inf (h_inf – a) = 17  (60 – 40) = 340 см²;

Тогда

f_c.o.d - расчётное сопротивление сжатию, определяемое по таблице 6.5 с учётом требований 6.14 [1].

f_c.o.d= f_c.o.dk_modk_xk_hk_ =15  1,2  1  0,96  1 = 17,28 МПа;

k_h-0,96(для высоты сечения 60 см)

_m.d - расчётное напряжение изгиба, определяется по формуле 7.22 [1] - ,где M_d - расчётный изгибающий момент относительно соответствующей оси (в нашем случае y);

; ;

W_d - расчётный момент сопротивления,

;I=215333,3 см⁴; W_d=2215333,3/60=7177,8 см³

;

k_m.c - коэффициент, учитывающий увеличение напряжений при изгибе по направлению соответствующей оси от действия продольной силы, определяется по формуле

,

где k_c - коэффициент продольного изгиба, определяемый в соответствии с требованиями п. 7.1.4.2 [1].

=

Ввиду того, что   _rel (37,7 < 77), k_c определяется по формуле 7.13 [1]:

;

тогда .

Подставляя определённые составляющие в формулу 7.31, получим:

.

Условие прочности выполняется, следовательно, запроектированная конструкция (колонна) удовлетворяет требованиям прочности.Также согласно требованиям 7.1.9 [1] следует выполнить проверку на устойчивость плоской формы деформирования.

Расчёт на устойчивость плоской формы деформирования проводим, используя формулу 7.35 [1]:

,

где n = 2, ввиду отсутствия раскрепления растянутой кромки элемента.

k_inst - коэффициент, определяемый по формуле 7.24 [1]:

;

l_m = l_d ; b = b_inf ; h = h_inf ;

k_f - коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_m, определяемый по таблице 7.4 [1] k_f = 2,54;

;

; ;  _rel (18,85 < 77)

;

После подстановки в формулу 7.35 численных данных получим:

Ввиду выполнения условия 7.35 [1] приходим к выводу, что устойчивость плоской формы деформирования обеспечена при принятых размерах колонны и заданных нагрузках.

4.Расчёт и конструирование узла крепления колонны к фундаменту.

Согласно принятой расчётной схеме крепления колонны к фундаменту принимаем жёсткое соединение стойки с фундаментом. Крепление выполняем с помощью анкерных столиков:

Требуемое число болтов на половине соединения определяем по формуле 3.2 [1]:

,

где N_p=M_d/e+N/2=3998,7/40+77,43/2=138,62 - продольная сила, кН; n_s=2 - число срезов; R_ld - наименьшая несущая способность болта в одном шве. Принимаем соединение на болтах диаметром 2см. Согласно п. 9.4.1.14 [1] при симметричном соединении при изгибе болта со стальными накладками, расчётная несущая способность R_ld на один условный срез определяется по формуле:

,

где =5,0МПа (табл.9.2 [1]), с учетом =1,2 (табл.6.4 [1]); =1 (табл.6.6 [1]), = ; d=20мм - диаметр болта; t₂=17 cм – толщина среднего слоя; =1 (табл.9.3 [1]); =0,6236 (п. 9.4.6.2 [1]); =18 МПа (п. 9.4.6.2 [1]), с учетом =1,2 (табл.6.4 [1]), =1(табл.6.6 [1]) .

Требуемое число болтов для крепления двух столиков:

Предварительно принимаем 5 болтов.

Требуемое сечение анкерных тяжей по нарезке определяем по формуле 3.1 [5]:

,

где R_y = 230 МПа (табл. 51* [3]) – расчётное сопротивление стали С-235.

Тогда: .

Принимаем 2 тяжа диаметром 22 мм с общей площадью поперечного сечения нетто A = 23б801 = 7,6 см², что в свою очередь больше требуемой площади A_тр =7,53см².

ЛИТЕРАТУРА

СНБ 5.05.01-2000“Деревянные конструкции” - Минск 2000г.

СНиП 2.01.07-85“ Нагрузки и воздействия” Москва 1986г.

СНиП 2.03-81*. Стальные конструкции / Госстрой СССР.- М.:ЦИТП Госстроя СССР,1990.

Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс» для студентов специальности Т19.01 дневной и заочной формы обучения. Состав. Платонова Р.М. –Новополоцк, 2000г.

Г.Н.Зубарев. Конструкции из дерева и пластмасс. – М.: Высшая школа. - 1990г.

Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования под ред.Ю.В.Слицкоухова – М: Строиздат, 1991г.

Платонова Р.М. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине “ Конструкции из дерева и пластмасс для студентов специальности Т19.01 дневной и заочной формы обучения - Новополоцк, 2000г.