3.5 Подбор сечения нижнего пояса

В соответствии с заданием принимаем пояс из бруса сечением bxh=11.5x30.0. Требуемая площадь сечения пояса составит:

А_тр = N_d×γ_n/(R_c×γ_c) = 294,83×0.95/(24×0.95) =12,28 см²

Проверим сечение второй панели нижнего пояса на совместное действие растягивающей силы и изгибающего момента в середине панели от собственного веса.

Геометрические характеристики сечения пояса:

,

,

i_y=

М_d = F_d×l²/8 = 1,41× 3,92²/8 = 2,71 кНм

Напряжение в середине второй панели нижнего пояса:

G =N_d/A_inf+M_d/W_d =294,83/345+2.71/1725 =0.86 кН/cм² < R_c×γ_c /γ_n=15×0.95/0.95=15 кН/cм²

Гибкость пояса в вертикальной плоскости:

λ_x = l_н,/i_x =3,92×100/3,32=118 < λ_max =400

Подбор сечения стоек.

Площадь сечения стойки д-е составит:

Продольная сжимающая сила N=20,52 кН.

Принимаем стойку сечением b h=11.5 18см.

Площадь сечения:

м2

 150

Напряжение:

Принимаем сечение стоек д-е - b h=11.5 18 см.

Для стойки б-в:

Продольная сжимающая сила N=92,3 кН. Принимаем стойку сечением b h=11.5 15см.

м2

 150

Напряжение:

Принимаем сечение стоек б-в - b h=11.5 15см.

4 Статический расчет поперечной рамы

4.1. Определение вертикальных нагрузок на раму

Расчетная постоянная нагрузка от покрытия, включая массу фермы G_d=0,834 кН/м².

Расчетное давление на колонну от покрытия:

F_d^пок=G_d×B×l/2 =0,834x 5,5x19,6/2=44,95 кН,

где В=5,5 м - шаг несущих конструкций.

То же от стенового ограждения с учетом элементов крепления;

F_d^ст= (G_d^пок+G_k^кр×γ_f)×B×H=(0,529+0,1х 1,05)х5,5х9,4=32,78 кН,

где G_d^пок =0,529 кН/м² - расчётная нагрузка от стенового ограждения, принятая равной расчётной нагрузки от покрытия;

G_k^кр =0,10 кН/м² - масса металлических элементов крепления стенового ограждения;

γ_f =1,05 - коэффициент надёжности по нагрузке для металличе­ских конструкций ;

Н= 9,4м - высота здания в свету.

Для определения собственной массы колонны ориентировочно при­нимаем следующие размеры ее сечения:

h =1/12хН=1/12х9,4=0,8 м,

b =h/4=0,8/4=0,2 м. (

Тогда расчетное давление от собственной массы колонны:

F_d^кол=b×h×H×ρ×γ_f =0,2x0,8x9,4x600x10²x1,1=92,26 кH,

где ρ =600 кг/м³ - плотность древесины пихты для 3 класса условий эксплуатации (табл. 6.2 [1]);

γ_f =1,1 - коэффициент надежности по нагрузке для деревянных конструкций.

Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки:

F_d^сн= Q_d,s×B×L/2 =0,411 ×5,5x19,6/2=22,15H,

где Q_d,s=0,411 кН/м² - расчетная снеговая нагрузка на 1м² плана покрытия при равномерном распределении по всему пролету.

4.2. Определение горизонтальных нагрузок на раму

Расчетная ветровая распределенная нагрузка на раму по высоте ко­лонны определяется по формуле:

Q_d,w,1 = w_m×γ_f×B = w₀×k×c×γ_f×B

где γ_f =1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке.

Определяем расчетную распределенную нагрузку с наветренной стороны (напор):

на высоте до 5м Q_d,w,1 =w₀×k×c_e×γ_f×B = 0,38x0,5x0,8x1,4x5,5=1,17 кН/м,

на высоте от 5 до 9,4м Q_d,_w,₂=w₀×k×c_e×γ_f×B = 0,38x0,566x0,8x1,4x5,5=1,32 кН/м,

где w₀=0,38 кПа=0,38 кН/м² -нормативное значение ветрового дав­ления для г. Байконур;

к=0,5 и к=0,566- коэффициенты для типа местности "В" соответ­ственно при z=5 м и z=7,2 м ( ) (середина второго участка по вы­соте колонны) (табл. 6.2);

c_е=0,8 - аэродинамический коэффициент с наветренной стороны.(схема 3 прил.4[2]-рисунок).

Определяем расчетную распределенную нагрузку с подветренной стороны (отсос):

— на высоте до 5м Q¹_d,w,1 =w₀×k×c_e3×γ_f×B = 0,38x0,5x(-0,5)x1,4x5,5= - 0,73кН/м,

— на высоте от 5 до 7,2м Q¹_d,w,2 =w₀×k×c_e3×γ_f×B = 0, 38x0,566x(-0.5)x1,4x5,5= -0,83

кН/м,

где c_е3 = -0,5- аэродинамический коэффициент с подветренной стороны (схема 2, приложения 4 (b/l=60,5/19,6>2; h₁/l=9,4/19,6=0.48<0.5)

Расчетная сосредоточенная нагрузка с наветренной стороны будет равна:

Q_d,w,3 = w₀×k×c_e1×γ_f×B×l =0,38x 0,67x(-0,45)x1,4x5,5х(19,6/2х1,071)= -9,26 кН/м,

То же, с подветрянной стороны:

Q¹_d,w,3 =w₀×k×c_e2×γ_f×B×l =0,38x0,67x(-0,45)x1,4x5,5х(19,6/2х1,071)= -9,26 кН/м,

Рисунок 4.1- Схема ветровой нагрузки и аэродинамический коэффциент

Рисунок 4.2- Расчётная схема рамы