Расчёт основных несущих конструкций (рамы, арки, ригели и стойки двухшарнирной рамы)
Расчёт основных несущих конструкций выполняется в следующей последовательности: геометрический расчёт; подсчёт нагрузок; статический расчёт; подбор сечений; расчёт на прочность, устойчивость и по деформациям; расчёт узловых соединений.
Геометрический расчёт заключается в определении осевых длин всех элементов конструкции. Оси конструкций, соответствующих схемам 1-3 (таб.1) по левую сторону от оси симметрии разбивают на пять промежуточных сечений, вычисляют их координаты и углы наклона касательных, необходимых для дальнейшего расчёта.
Нагрузки на конструкцию подсчитываются с учётом собственного веса конструкции, шага основных несущих конструкций, уклона, величины пролёта и высоты здания.
Статический расчёт заключается в определении продольных усилий, моментов, поперечных сил при наиневыгоднейшей комбинации нагрузок. В основное сочетание нагрузок входят: собственный вес и одна из временных нагрузок, вызывающая максимальные изгибающие моменты; в дополнительное сочетание нагрузок – собственный вес и все временные нагрузки одного знака, вызывающие максимальные изгибающие моменты. Во втором случае усилия от временных нагрузок уменьшаются коэффициентом, равным 0,9.
Поперечные рамы здания, состоящие из двух колонн, защемлённых в фундаментах и шарнирно-соединённых с ригелем (варианты расчётных схем 4-10), представляют собой статически неопределимую систему с одним неизвестным, см. рис.1.
Рис. 1. Расчётная схема рамы
Продольное усилие в ригеле, принимаемое за лишнее неизвестное X, определяют по зависимости (2):
(2)
где
- усилие от ветровой нагрузки, приложенной
в уровне ригеля;
-
усилие, вызываемое действием нагрузки
от стенового ограждения (
,
-
равнодействующая вертикальной нагрузки
от стенового покрытия,
l
- расстояние
между серединой стенового ограждения
и осью колонны);
-
усилие в ригеле от равномерной ветровой
нагрузки на колонны.
В заделке колонн определяются изгибающие моменты, поперечные и продольные силы.
Поперечное сечение принимается прямоугольным, высота сечения колонны определяется по формуле (3):
(3)
где H – высота колонны.
Ширина
сечения колонны bкпринимается
равной
.
Колонна
рассчитывается: в плоскости рамы – как
сжато-изогнутый элемент, из плоскости
рамы – как центрально-сжатый элемент.
Предельная гибкость колонны λ=120.
Расчётная длина колонны в плоскости
рамы при отсутствии жёсткихторцовых
стен принимается равной
=2,2H;
из плоскости рамы
=H
или расстоянию между узлами вертикальных
связей.
Сечения элементов должны быть подобраны надёжно и экономно. Максимальные напряжения в них не должны превышать или быть ниже 90% расчётных сопротивлений, либо иметь гибкость, близкую к предельно допустимой. Примеры расчёта основных конструкций приведены в [7,8].
Проектирование узловых соединений
Узловые соединения необходимо проектировать наиболее простыми и надёжными. Следует широко использовать лобовые упоры, цилиндрические нагели с металлическими и деревянными накладками и сварные узловые детали. Для жёсткой заделки стоек в фундаменты проектируют сварные столики, прикрепляемые к стойкам болтами и служащие опорами для гаек и анкерных болтов.
Связи показывают схематически. Они должны обеспечивать пространственную устойчивость здания.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная литература:
Конструкции из дерева и пластмасс: учебник/ Гаппоев М.М. и др. – М.: Изд-во АСВ, 2008. – 440 с.
Калугин А.В. Деревянные конструкции: учебное пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2008. – 288 с.
Конструкции из дерева и пластмасс: учебник/ Д.К.Арленинов и др. – М.: Изд-во АСВ, 2004. – 440 с.
Проектирование и расчёт деревянных конструкций: справочник/ Под ред.И.М.Гриня. – Киев: Будивэльник, 1988. – 240 с.
Бойтемиров Ф.А. Расчёт конструкций из дерева и пластмасс: учебное пособие/ Ф.А. Бойтемиров и др. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 160 с.
Дополнительная литература:
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция. – М.: 2011. – 87 с.
СНиП 2.01.07 – 85*. Нагрузки и воздействия/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2003. – 44 с.
Конструкции из дерева и пластмасс: учебник для вузов/ Ю.В.Слицкоухов и др. – М.: Стройиздат, 1986. – 543 с.