3. Расчёт и конструирование колонны.

Исходные данные для проектирования колонны:

Здание производственного назначения, отапливаемое. Класс здания по условию эксплуатации – 1. Здание строится в г. Гродно (I Б снеговой район, I ветровой район) в местности, равномерно покрытой препятствиями высотой более 10м (тип местности В). Пролёт здания l =10 м.

Высота до низа несущих конструкций покрытия H =11 м;

Шаг колонн B = 3,6 м;

Длина здания 16·В=16·3,6=57,6м

Покрытие здания с кровельной плиткой “Икопал” по асбестоцементным плитам с верхней обшивкой, уложенным по дощатоклееным балкам. Уклон наклона кровли к горизонту 4,7^о.

Стеновые панели клеефанерные общей толщиной 110мм. Нормативная нагрузка от панелей 0,392 кН/м², расчётная нагрузка - 0,471 кН/м² площади стены.

Дощатоклееные балки покрытия шириной 134 мм, высотой на опоре h_o=528 мм.

Колонны проектируем из пиломатериалов древесины II сорта (ель).

3.1 Предварительный подбор сечения колонн

Расчётную схему колонны (Рис. 6) принимаем с шарнирным соединением низа и шарнирным соединением верха колонны.

Рис. 6. Расчётная схема колонны.

Для принятой расчётной схемы, расчётная длина колонна определяется по формуле:

где - коэффициент, принимаемый по п. 7.7.1[2]

Следовательно:

Далее предварительно принимаем следующие размеры колонны:

ширина сечения

высота сечения

Колонну проектируем дощатоклееную, состоящую из досок сечением ,

Определяем положение центра тяжести колонны: так как колонна постоянного по высоте сечения, то соответственно центр тяжести колонны будет посередине её длины.

В соответствии с п.7.3.3[2] гибкость элемента определяется по формуле:

где - радиус инерции сечения;

Полученная гибкость не превышает предельную (таблица 7.7[2]).

В соответствии с пунктом 7.3.1[2] элементы проверяются на устойчивость по формуле:

где при по формуле 7.7[2]– коэффициент продольного изгиба;

- расчётное сопротивление древесины сжатию (по таблице 6.4[2] с учётом коэффициента (таблица 6.3[2]).

Подставим найденные данные в формулу:

Условие выполняется, следовательно устойчивость колонны обеспечена.

3.2 Определение нагрузок на раму

Двухшарнирная рама является статически неопределимой системой. Преимуществом этой схемы является отсутствие М_d в шарнирном соединении ригеля со стойкой. Это упрощает конструкцию и даёт возможность применения в качестве ригеля клеедеревянной балки. Однако наличие жестких опорных узлов приводит к возникновению опорных моментов М_d, что весьма усложняет конструирование опорных узлов.

На раму действуют следующие нагрузки:

• нагрузка от собственного веса кровли, дощатоклееной балки и стоек;

• снеговая нагрузка в соответствии со снеговым районом;

• ветровая нагрузка, определяемая в соответствии с ветровым районом (на подветренную и заветренную стойки, на ригель рамы).

Все нагрузки рассматриваются в соответствии с коэффициентами надёжности.

Определим действующие на колонну расчётные вертикальные и горизонтальные нагрузки. Подсчёт нагрузок горизонтальной проекции сводим в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Нагрузки, действующие на раму

Наименование нагрузки	Нормативное значение, кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка, кН/м2
Постоянная:
1. Кровля рулонная “Икопал”	0,098	1,2	0,118
2. Асбестоцементная плита покрытия	0,294	1,2	0,353
ИТОГО по ограждающим покрытиям:	0,392	—	0,471
3. Собственный вес балки	0,0682	1,1	0,075
ИТОГО по покрытию:	0,4602	—	0,546
4. Навесные стены (асбестоцементные плиты)	0,294	1,2	0,353
5. Собственный вес колонны, кН/м: 0,20,3 5= 0,3 кН/м	0,3 кН/м	1,1	0,33 кН/м
Временная:
1. Снеговая нагрузка (I Б сне-говой район) S0=0,8 кПа, [1, табл.1,7], μ =1, т.к. α =4,7о<25о	0,8	1,6	1,28
2. Ветровая нагрузка (I ветро-вой район): qw.k = W0  k  c; W0 = 0,23 кПа
Для здания размером в плане 1057,6; ce1=+0.8 b/l = 57,6/10 = 5,76 > 2 , Ce3 = -0,6.
При z = H + h'он = 11,638 м, k=0,6828
= 0,23 0,68280,8=0,1256	0,1256	1,4	0,1758
= 0,23 0,68280,6=0,0942	0,0942	1,4	0,1319
При z = 11, k =0,67
= 0,23 0,67  0,8 = 0,123	0,123	1,4	0,172
= 0,23 0,67  0,6 = 0,0925	0,0925	1,4	0,1295
При z = 10, k =0,65
= 0,23 0,65  0,8 = 0,1196	0,1196	1,4	0,1674
= 0,23 0,65  0,6 = 0,0897	0,0897	1,4	0,1256
При z = 5, k =0,5
= 0,23 0,5  0,8 = 0,092	0,092	1,4	0,129
= 0,23 0,5  0,6 = 0,069	0,069	1,4	0,097