4. Расчет дощато-клееной колонны

Предварительный подбор сечения колонны.

Предельная гибкость для колонн равна 120

При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100.

Тогда при  = 100 и распорках, располагаемых по верху колонн,

;

;

Принимаем, что для изготовления колонн используются доски шириной 225мм и толщиной 40мм. После фрезерования (острожки) толщина досок составит 40-7=33мм. Ширина досок после острожки заготовочных блоков по пласти будет в_к = 225-15 = 210мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет

h_к = 12  33мм = 396 мм.

Определение нагрузок на колонну

Схема рамы приведена на рис. 3.

Определим действующие на колонну расчетные вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Рис. 3. Схематический разрез здания

Предварительно определим:

- расчетный пролет конструкции покрытия:

- полная ширина здания:

где l_СВ – пролет здания в свету;

t_ст – толщина стенового ограждения;

а_к – вылет карниза

Нагрузки на колонну:

- от ограждающих конструкций покрытия

где В – шаг колонн каркаса

- от веса ригеля (в нашем случае дощато-клееной балки)

- от снеговой нагрузки:



- от собственного веса колонны:

где  - объемный вес древесины равный 5кН/м³

- от стеновых панелей:

Определим горизонтальные нагрузки, действующие на раму.

Продольное расчетное значение ветровой нагрузки на 1м² поверхности

W_m = _fm  W_o  C

где _fm – коэффициент надежности по предельному значению ветровой нагрузки, определяется в зависимости от заданного среднего периода повторяемости Т

при Т = 50 лет _fm = 1

W_о – характеристическое значение ветрового давления, определяется в зависимости от ветрового района по приложению Е 2; для г.Запорожье W_о = 460 Па

С – коэффициент, определяемый по формуле

С =С_aer  С_h  С_alt  С_rel  С_d

где С_aer – аэродинамический коэффициент, зависящий от конфигурации здания.

При расчете рамы учитываются только коэффициенты С для вертикальных стен, принимая их равными С_aer = 0,8 с наветренной стороны (активное давление) и С_aer для отсоса (пассивное давление) определяется в зависимости от длины и высоты здания в = 48м и h₁ = 6,95м

и

С_h – коэффициент высоты сооружения, для IV типа местности (городские территории)

до Z  5м, при Z = 10

С_h = 0,278 при h = 6,95м.

Для упрощения расчетов ветровой нагрузки применяется С_h = 0,278 по всей высоте здания.

С_alt – коэффициент географической высоты = 1

С_rel – коэффициент рельефа = 1

С_dir – коэффициент направления = 1

С_d – коэффициент динамичности = 1

Эквивалентная линейная ветровая нагрузка для активного давления

для пассивного давления

Сосредоточенная нагрузка на уровне низа ригеля:

для активного давления

;

для пассивного давления:

;

где С_е1,С_е2 – определяется по схеме 2 приложения 4, в зависимости от уклона кровли

С_е1 при  = 5,7 уклон 1:10 (10%)

находим по интерполяции

С_е1 = -0,406

С_е2 = -0,4

Тогда

(Знак минус показывает направление ветрового давления – от здания).

Расчетные схемы рамы, с приложением постоянной, снеговой и ветровой нагрузки показана на рис. 4

(Нумерация узлов и элементов рамы представлена на рис. 5а. Таблица усилий от загружений указана на рис. 5б.)

В соответствии с таблицей усилий (табл. 3) находим расчетное усилие в сечениях стойки в табличной форме.

Загружение 1. Постоянная нагрузка

Загружение 2. Снеговая нагрузка

Загружение 3. Ветровая нагрузка

Рис. 4. Расчетные схемы рамы

где G_о.к.п = 35,22кН; G_риг = 11,96 кН; G_кол = 2,91 кН;

G = 14,43 кН; S_сн = 63 кН;

W_акт = 0,614кН/м; W_отс = 0,384кН/м;

F_акт = 0,314кН; F_отс = 0,6292кН

а)

б)

Рис. 5. Результаты расчета рамы

а) нумерация узлов и элементов рамы; б) таблица усилий в элементах рамы

Таблица 3

Расчетные усилия от действующих нагрузок

Сечение стойки	Вид усилия	Пост. нагрузка	Снеговая нагрузка	Ветровая нагрузка		Расчетные усилия
				слева	справа
1 - 1	M	2,425	0,000	12,326	0,000	14,757
	N	-64,52	-63,0	0,00	0,00	-127,52
	Q	-1,212	0,00	-3,897	-3,034	-5,109
1 - 2	M	-4,85	0	0	0	-4,85
	N	-64,52	-63,0	0	0	-127,52
	Q	-1,212	0	-0,213	-0,73	-1,425

Таким образом, для расчета стойки расчетными являются:

М = 14,757 кНм

N = -127,52 кН

Q_тах = -5,109 кН