3.1Определение вертикальных нагрузок на раму

Расчетная постоянная нагрузка от покрытия, включая массу фермы: G_d=0,875кН/м².

Расчетное давление на колонну от покрытия:

Расчетное давление на колонну от стенового ограждения с учетом элементов крепления:

Для определения собственной массы колоны ориентировочно принимаем следующие размеры сечения:

.

Тогда расчетное давление от собственной массы колонны:

Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки:

3.2Определение горизонтальных нагрузок на раму

Расчетная ветровая распределенная нагрузка на раму по высоте колоны:

Определяем расчетную распределенную нагрузку с наветренной стороны (напор):

- на высоте до 5м ;

- на высоте от 5 до 9м .

Определяем расчетную распределенную нагрузку с подветренной стороны (отсос):

- на высоте до 5м ;

- на высоте от 5 до 9м .

Расчетную сосредоточенную ветровую нагрузку на уровне нижнего пояса определим как сумму горизонтальных проекций результирующих нагрузок на участках .

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка с наветренной стороны:

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка с подветренной стороны:

4.3 Статический расчет рамы

Рисунок 6 – Схема к статическому расчету рамы

Поскольку рама является один раз статически неопределимой системой, то определяем значение лишнего неизвестного, которым является продольное усилие в ригеле F_x . Расчет выполняем для каждого вида загружения:

- от ветровой нагрузки на стены:

- от ветровой нагрузки в уровне ригеля:

- от стенового ограждения:

Примем, что положительное значение F_x направлено от узлов рамы, а изгибающего момента – по часовой стрелке.

Определим изгибающие моменты в заделке рамы.

Для левой колонны:

Для правой колонны:

Поперечная сила в заделке:

Расчетные усилия:

.

4.4 Подбор сечения колоны

Определим расчетную длину колонны: ,

где Н – отметка низа стропильных конструкций,

h_об – высота сечения обвязочного бруса, , принимаем h_об=8,0см.

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

.

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

Учитывая что , принимаем ширину сечения колоны 115мм, что с учетом острожки досок по кромкам составит b=105мм.

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

принимаем =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=10,5-2∙2,5=5,5см,

Момент сопротивления приведенного сечения относительно оси Х:

W_d =2∙ I_z,sup/ h,

W_d=2∙156346,13/50.4=6204,2 см³.

Проверим сечение сжато-изогнутого элемента:

_,

f_c,o,d = 15 ·1,2·1,05·1·0,98 /0,95=19,5МПа=1,95кН/см².

;

,

,

,

Проверяем принятое сечение на устойчивость плоской формы деформирования:

,

где n=2 – показатель степени для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования; - коэффициент продольного изгиба для участка длиной ℓ_m между закреплениями: ,

,

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

, ,

,

Проверим сечение колоны на действие скалывающих напряжений при изгибе:

,

где - расчетная поперечная сила.

Тогда с учетом того, что для прямоугольных элементов без ослаблений

, получаем: f_c,o,d = 15 ·1,2·1,05·0,98 /0,95=19,5МПа=1,95кН/см²

.