3.2. Определение изгибающих моментов в колоннах рамного поперечника.

Используя метод сил, получим следующие значения усилия X_w и Х_m ("нормальная" жесткость ригеля EA_р принимается бесконечно большой):

- от ветрового давления W :

X_w = 3 H (W_a - W_o)/16 = 3 600* (1.004-0.753)* 10 / 16 = 0.283 кН;

- от изгибающего момента M_p (приложенного на отметке a = 3 м):

X_М = 0.75 a (2 - a / H) M_p / H = 0.75*3*(2- 0.5) 454.75/6 = 0.426 кН

Максимальный изгибающий момент в опорном сечении колонны M_aw от ветрового давления на уровне обреза фундамента (L_к = 550 см):

M_aw = W_a L_к² /2 - X_w L_к = 1.004 * 5.5²/2 - 0.283*5.5 = 1363.24 кНсм.

Изгибающий момент M_ap от эксцентричного приложения массы стеновых панелей в том же сечении колонны по оси А

M_a = - M_p + X_m L_к = 2*0.426*550 - 454.75 = 13.85 кНсм.

3.3. Расчетные сочетания нагрузок

Возможны следующие сочетания воздействующих на колонну постоянной и временной нагрузок:

1. Постоянная и одна временная в следующих вариантах (коэффициент сочетания нагрузок С= 1.0):

а) постоянная + снеговая; в этом случае:

N = N_max = 74.53 + 115.32 = 189.86 кН;

M_a = 13.85 кНсм;

б) постоянная + ветровая; в этом случае:

N = 174.53 кН;

M_a = M_max = 13.85 +1363.24 = 1377.09 кНсм.

2. Постоянная + снеговая + ветровая (коэффициент сочетания нагрузок С= 0.9); в этом случае:

N = 74.53+ 115.32 *0.9 = 178.32 кН;

M_a = 13.85+ 1363.24 * 0.9 = 1240.77 кНсм.

3.4. Конструктивные параметры колонны

Конструктивный расчет сжато-изгибаемых элементов производится в форме проверки конструктивных параметров сечения. При определении размеров поперечного сечения и числа связей сдвига проектируемой колонны следует учесть требования норм проектирования в отношении ограничения гибкости основных элементов несущих конструкций для сжатых и сжато-изгибаемых стержней λ < λ_пр = 120.

Учитывая, что в плоскости изгиба рамного поперечника коэффициент приведения длины колонны μ_z= 2.0, получим минимально достаточный радиус инерции поперечного сечения в этой плоскости:

r_z > μ_z L_к / λ_пр = 2* 550 / 120 = 9.16 см.

Отсюда, требуемая (минимальная) высота поперечного сечения:

h_тр > r_z / 0.289= 9.16/0.289 = 31.7 см.

Принимаем: h_к = 2 h_i = 2 * 17.5 = 35 см.

Аналогично этому, при расчете из плоскости изгиба получим минимально достаточный радиус инерции сечения в этом направлении, r_y = 4.58см, далее определим значение минимально достаточной ширины поперечного сечения колонны (учитывая при этом, что в данном случае μ_y = 1.0):

b_к > r_y / 0.289 = 4.58/ 0.0289 = 15.84 см

Принимаем брусья с шириной сечения b_i = b_к = 17.5 см.

Таким образом, геометрические параметры поперечного сечения приобретают следующие значения:

 A₁ = A₂ = 17.5 * 17.5 = 306.25 см ; A = 612.5 см ; I_i = 7815.75 см; I_i = 15631.5 см; W = 3572.92 см ; I = 62526.04 см ; S= 2679.7 см; S / I = 0.043 см .

Материал составляющих элементов: сосна 2-го сорта, R_c = 1.5 кН/см; E = 300Rc = 450 кН/см.

Средства соединения: нагельные пластины НПСт12Г6к, Т_с =16.8 кН, δ_с = 0.1 см, Δ_с = 0.2см.

Количеством нагельных пластин по длине плоскости соединения составляющих элементов зададимся на основании следующего расчета (возможен также и прежний вариант, использованный ранее при расчете верхнего пояса фермы, см. п.3.2):

n_c > k_T MS / I T_c = k_T WRS / I T_c = 1 * 3572.92 * 1.5 * 0.043/16.8 = 13.7

Здесь M = WR - виртуальный изгибающий момент (возможный при потере устойчивости колонны).

Принимаем 14 нагельных пластин Ст12Г6к.

Общий вид колонны показан на рис.12 а, б. Расчету подлежат: ствол колонны, узел сопряжения с фундаментом; оголовок колонны принимается конструктивно во взаимосвязи с опорным узлом фермы (см. выше).