6.3. Проверка опорной части стойки на скалывание при изгибе

Проверяем касательные напряжения

Условие выполнено.

6.4. Проверка устойчивости в плоскости изгиба

Проверка выполняется по [5], п. 4.18.

N – максимальная продольная сила, N_max = 230,58 кН

φ – коэффициент продольного изгиба, определяемый по [5], формула 8

R_c – расчетное сопротивление сжатию. R_с = 1,5 кН/см² ([5], п. 3.1. № 1, в)

A_бр – площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке l_p. A_бр = 1750 см²

М_Д – изгибающий момент соответствующий продольной силе N,

М_Д = 10092,45 кНсм.

φ_m – коэффициент определяемый по [5], п. 4.14.

l_p – расстояние между опорными сечениями элемента,

l_p = 2 · 720 = 1440 см

b – ширина поперечного сечения, b_к = 25,0 см

h – максимальная высота поперечного сечения на участке l_p, h_к = 70,0 см

k_ф – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке l_p, определяется по [5], прил. 4, табл. 2, k_ф = 2,54

R_И – расчетное сопротивление изгибу. R_И = 16 МПа ([5], п. 3.1. прим. 5)

W_бр – максимальный момент сопротивления на участке l_p, W_бр = 20416,67 см³

n – степень:

n=2 – для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования

n = 1 – для элементов с этими закреплениями

Устойчивость обеспечена

6.5. Проверка устойчивости из плоскости изгиба

Расчет проводим без учета дополнительного момента по [5], п. 4.2. б:

При отсутствии распорок:

F_расч = 1750 см²

N_max = 230,58 кН

Устойчивость обеспечена

6.6. Расчет и конструирование прикрепления стойки к фундаменту

Прикрепление стоек к фундаменту обычно производится при помощи металлических анкеров или вклеенных стержней, замоноличиваемых в фундаментах. Усилия от анкеров передаются на накладки и связи (болты, винты, клей), соединяющие накладки со стойками.

Рассчитывают прикрепление стоек к фундаменту на действие минимальной пригрузке N_min, когда анкерное прикрепление сопротивляется большей растягивающей нагрузке от ветрового покрова.

N_min = N_max – N_снег

N_min = 230,58 – 154,72 = 75,86кН

Напряжения сжатия

Напряжения растяжения

, где

Высота поперечного сечения колонны h_к=70см, толщину накладок принимаем 15см.

Размеры сжатой зоны

Размеры растянутой зоны

Максимальное усилие растяжения в анкерах

, где

Сечение двух анкерных болтов находим из условия

m_осл = 0,80 – коэффициент, учитывающий ослабление резьбой

m_к = 0,80 - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжения в резьбе

m_н = 0,85 - коэффициент, учитывающий неравномерность работы двух анкеров

Требуемая площадь анкерных болтов

Требуемый диаметр анкера

Принимаем диаметр 30 мм (согласно [7])

Для принятого диаметра анкера в траверсе требуется отверстие в d_отв = 3,2 см. Ширина траверсы должна быть не менее 3d = 3 · 3,2 = 9,6 см.

Подбор траверсы из равнополочного уголка

Величина распределенной нагрузки

b_к – ширина колонны

Расчетный изгибающий момент

Требуемый момент сопротивления

Принимаем траверсу в виде уголка 100 х 100 х 12 по ГОСТ 8509-93*

Ширина профиля b = 10,0 см

Площадь поперечного сечения A = 22,8 см²

Толщина стенки профиля t = 1,2 см

Момент инерции сечения I_y = 208,9 см⁴

Момент сопротивления W_y = 29,47 см³

Проверка напряжений

Прочность траверсы обеспечена.

С целью исключить местный изгиб горизонтальной полки уголка, производим его усиление приваркой металлической пластины.

Расчет горизонтальных болтов

Диаметром горизонтального болта задаемся исходя из условия их расстановки относительно волокон древесины по [5], п. 5.18

Для стального болта: S₁ = 7d; S₂ = 3,5d; S₃ = 3d

Принимаем диаметр 2,6 см

По [5], табл. 17 находим наименьшую несущую способность болта:

Симметричное соединение

Смятие в крайних элементах: Т_см = 0,8 · a · d = 0,8 · 15 · 2,6 = 31,2 кН

Изгиб нагеля из стали С235: Т_и=1,8·d²+ 0,02 · a²=1,8·2,6² + 0,02·15²=12,2 + 4,5=16,7 кН

Но не более Т_и = 2,5 · d² = 2,5 · 2,6² = 16,9 кН

Количество горизонтальных болтов определяется по [2], формула 55:

N – расчетное усилие, N = N_анк = 143,12 кН

T – наименьшая несущая способность, Т_и = 16,7 кН

n_ш – число расчетных швов одного нагеля, n_ш = 1

Конструктивно принимаем 8 болтов.