5.4 Подбор сечения колоны

Определим расчетную длину колонны: , (5.5)

где Н – отметка низа стропильных конструкций,

h_об – высота сечения обвязочного бруса, , принимаем h_об=7,0см.

Проектируем колону прямоугольного сечения. Ширину сечения определяем (b>100мм) из условия предельной гибкости из плоскости рамы с учетом установки распорки посередине высоты колонны.

. (5.6)

Высоту сечения колоны принимаем 14 досок толщиной 36мм, т.е h=504мм.

Учитывая что , принимаем ширину сечения колоны 130мм, что с учетом острожки досок по кромкам составит b=120мм.

После назначения ширины сечения колоны надо определить длину опорной плиты фермы:

,принимаем (5.7)

=20.0см.

Назначаем 4 стержня S240, d=12мм, А=1,131см²;

Геометрические характеристики сечения пояса:

,

,

Находим отношение модулей упругости дерева(10⁴ МПа) и стали (210000 Мпа):

.

Расчетная высота сечения

,

где a=4см – толщина защитного слоя

где b₀= b-2∙а^'_з=12-2∙2,5=7 см,

Момент сопротивления приведенного сечения относительно оси Х:

W_d =2∙ I_z,sup/ h,

W_d=2∙172349,13/50,4=6839,25см³.

Проверим сечение сжато-изогнутого элемента:

(5.8)

_,

f_c,o,d = 15 ·1,05·1·0,98 /0,95=19,5МПа=1,95кН/см².

,

,

,

,

,

.

Проверяем принятое сечение на устойчивость плоской формы деформирования:

, (5.9)

где n=2 – показатель степени для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования;

- коэффициент продольного изгиба для участка длиной ℓ_m между закреплениями:

, (5.10)

, (5.11)

Исходя из предположения, что будут раскреплять панели пояса фермы по концам и в середине:

,

,

_,

, ,

,

.

Проверим сечение колоны на действие скалывающих напряжений при изгибе:

, (5.12)

, (5.13)

где - расчетная поперечная сила.

Тогда с учетом того, что для прямоугольных элементов без ослаблений

, получаем:

f_c,o,d = 15 ·1,05·0,98 /0,95=19,5МПа=1,95кН/см²,

.

5.5 Расчет базы колоны

Жесткое сопряжения фундамента с колонной осуществляется с помощью анкерных болтов. Анкерные болты прикрепляются к стальной траверсе, укладываемой на скошенные торцы специально приклеиваемых по бокам колоны бобышек.

Расчет сопряжения производим по максимальному растягивающему напряжению:

,

Определяем расчетный изгибающий момент с учетом его увеличения от действия продольной силы:

,

,

.

Для крепления анкерных болтов по бокам колоны приклеивается две доски толщиной 36мм каждая. Высота сечения колоны у фундамента составляет .

Напряжение на поверхности фундамента составляет:

Для фундамента принимаем бетон класса С⁸/₁₀ с нормативным сопротивлением осевому сжатию f_ck=8.0МПа.

Расчетное сопротивление бетона на местное сжатие:

.

Вычисляем размеры участков эпюры:

,

,

.

Находим усилие в анкерных болтах:

.

Требуемая площадь сечения анкерного болта:

.

Принимаем болты диаметром 20мм с расчетной площадью поперечного сечения .

Рассчитаем траверсу для крепления анкерных болтов.

Изгибающий момент:

Из условия размещения анкерных болтов d=20мм принимаем с I_x=82,1см⁴ и z=4,11см из стали класса С245.

Напряжение изгиба:

.

Проверяем прочность клеевого шва от действия усилий.

Расчетная несущая способность клеевого шва на скалывание:

, (5.14)

где ,

- расчетная площадь скалывания.

.

Так как , то прочность клеевого шва обеспечена.