Расчет анкерных болтов

Для удобства размещения стеновых панелей анкерные болты разместим на боковых плоскостях колонны, со смещением от растянутой кромки сечения на расстояние "-a". Задаваясь диаметром нагельных болтов d = 20 мм, определим минимально допустимое расстояние a до края колонны: a > S₃ = 2.5d = 5 см.

В итоге получим необходимые для расчета геометрические параметры:

h_a = 35 - 5 = 30 см; h_экв = 1.2 h_a = 36 см; e = 0.8 ha = 24 см.

Усилие растяжения в анкерных болтах определим для двух сочетаний нагрузок, рассмотренных ранее в п. 3.3.

- сочетание 2 (постоянная, снеговая и ветровая нагрузки):

N = - 178.32 кН; М = 1240.77 Нсм; M_деф = 3495.13 кНсм (табл.12).

N_a = - 0.5* 178.32 + 3495.13/0.928*24 = 67.77 кН.

- сочетание 1б (постоянная и ветровая нагрузки):

N = -74.53 кН; M = 1377.09 кНсм.

M_деф = M / = 1377.09/0.781 = 1763.23 кНсм,

где ξ= 1/(1+ ψN / (N_кр - N ) = 1/(1+ 0.616*74.53 / (238.94- 74.53)) = 0.781 для этого случая нагружения.

N_a = - 0.5* 74.53 + 1763.23/0.928*24 = 41,9 кН < 67,77 кН

Требуемую площадь поперечного сечения анкерных болтов определим из расчета на максимальные усилия растяжения:

A_тр > N_amax / γ_c R k_о = 67.77/0.85* 22.5* 0.8 = 4,43 см

где k_о - коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений в сечениях с винтовой нарезкой, k_о = 0.8; коэффициент условий работы спаренных болтов К_с = 0.85.

Принимаем 2 d AII, A_нт = 2*0.8*3.14 = 5.024 см > 4.43 см .

Расчет нагельных болтов

Количество болтовых нагелей, необходимых для закрепления металлических накладок к стволу колонны определится следующим образом:

n_б > N_a / n_s T_б m_н = 67.77/2 * 10* 1.2 = 2.83

Здесь T_б = T_и = 2.5 d = 10 кН < T_см = 0.5 cd = 0.5 *17.5*2 = 17.5 кН.

Принимаем 3d 20.

Требуемая площадь сечения накладок

A_тр > N_a / 2 R_y γ_c = 67.77/2* 22.5*0.95 = 1.59 см .

Принимаем накладку b_н = 8 см, t_н = 5 мм,

A_нт = 0.5(8 - 2.3) = 2.85 см > 1.59 см .

Расчет монтажных столиков

Размеры монтажного столика в плане определим из условия размещения шайбы под анкерные болты диаметром 20 мм: a > 4d = 80 мм.

Принимаем монтажный столик размером 80х100 мм.

Напряжения смятия, возникающие по плоскости контакта между шайбами и монтажным столиком под действием анкерных усилий:

σ_см = N_a / 2 A_см = 67.77/2*8*8 = 0.53 кН/см².

Изгибающий момент для единичной полосы монтажного столика (как пластины, подкрепленной по трем сторонам, и соотношением размеров в плане b / a = 10 / 8 = 1.25):

M_max = βa² σ_см = 0.121* 8²* 0.53 = 4.10 кНсм.

Требуемая толщина монтажного столика

t_ст > (6 M γ_п / γ_с K_пл R_и ) = (6* 4.10/1.2*22.5) = 0.955 см.

Принимаем t_ст = 10 мм.

Прочность материалов по контактной поверхности.

Максимальные напряжения сжатия по обрезу фундамента равны:

σ_c =-N/A-M/K_wW_экв= -178.32/612.5 -3495.23 / 0.928* 3780 = 1.29кН/см

Здесь W_экв = b h_экв² / 6 = 17.5* 36²/ 6 = 3780 см.

Фундаменты выполним из бетона класса В20 с расчетным сопротивлением местному смятию при соотношении площадей фундамента и колонны A_ф /A_к = 2, равном:

R_б.лок = R_б б = R_б (A_ф/A_к)^0.333 =1.15* 1* 2^0.333= 1.45 кН/см².

Поскольку расчетное сопротивление бетона оказывается меньшим расчетного сопротивления древесины продольному сжатию (смятию) R_c= R_cм = 1.5 кН/см, проверка прочности принимает вид:

σ_с = 1.287 кН/см < R_б.лок = 1.45 кН/см .

Таким образом, прочность контактного сопряжения древесины и бетона по обрезу фундамента, обеспечена.

Дополнение 1