4.4.2. Статический расчет стойки (колонны).

Определяем нагрузки на стойки рамы.

Крайняя стойка.

			Таблица 4.5.
Конструктивные элементы и расчет нагрузок	Нормативная, Н/м2	γf	Расчетная, Н/м2
Постоянная нагрузка от покрытия
Панель покрытия	941	1,16	1093
Клееная дощатая балка покрытия	219	1,1	241
Стеновое ограждение
Стеновая панель	450	1,1	495
Утеплитель(плиты минераловатные на органофосфатном связующем), 0,15*200*10	300	1,2	360
Фанера толщиной 6мм, 0,006*500*10	30	1,1	33
Итого от стенового ограждения	780		888
Временная нагрузка
Снеговая	1275	1,6	2040

Определение нагрузок на крайнюю колонну.

Нагрузка от покрытия.

Полная ширина покрытия здания:

где δ_ст – толщина стеновых панелей;

а_к – вылет карниза.

G_п =

Нагрузка от дощатоклееной балки покрытия:

G_б =

Нагрузка от снега:

G_сн =

Определим расчетную нагрузку от стенового ограждения (условно принимаем, что сила приложена по середине высоты стойки).

Нагрузка от стенового ограждения:

G_ст =

Определяем собственный вес стойки, принимая ориентировочно сечение 265 500 мм:

G_св1 =

Средняя стойка.

			Таблица 4.6.
Конструктивные элементы и расчет нагрузок	Нормативная, Н/м2	γf	Расчетная, Н/м2
Постоянная нагрузка от покрытия
Панель покрытия	941	1,16	1093
Клееная дощатая балка покрытия	219	1,1	241
Клееная дощатая подстропильная балка, кН/м	560	1,1	616
Временная нагрузка
Снеговая	1275	1,6	2040

Определение нагрузок на среднюю колонну.

Нагрузка от покрытия.

G_п =

Нагрузка от дощатоклееной балки покрытия:

G_б =

Нагрузка от дощатоклееной подстропильной балки:

G_пб =

Нагрузка от снега:

G_сн =

Определяем собственный вес стойки, принимая ориентировочно сечение 265 630 мм:

G_св2 =

Определяем ветровую нагрузку.

Скоростной напор ветра на высоте до 10 м W₀ = 0,3 кН/м², n = 1,2.

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки w_m на высоте z над поверхностью земли следует определять по формуле

,

где w₀ — нормативное значение ветрового дав­ления (см. п. 6.4 );

k — коэффициент, учитывающий измене­ние ветрового давления по высоте (см. п. 6.5 ), k = 0,65;

с — аэродинамический коэффициент (см. п. 6.6 ), с^д = 0,8 , с^о = -0,6.

Определяем расчетную ветровую нагрузку на раму от стены:

Давление 6 = 1,73 кН/м.

Отсос = -1,30 кН/м.

Определим расчетную ветровую нагрузку на раму от покрытия:

Давление = 1,81 кН

Отсос = -1,36 кН

Определим усилия в стойках рамы.

На основную поперечную раму каркаса здания действует система вертикальных и горизонтальных нагрузок. При работе рамы на вертикальные нагрузки в связи с значительной разницей в жескостях ригеля и стоек (EI ригеля > EI стоек) моменты в стойках практически не зафиксированы. Следовательно, вертикальные нагрузки от покрытия при центрированном опирании его на стойки вызывают в них только сжимающие усилия. При действии горизонтальных нагрузок стойки, соединенные с ригелем, работают совместно. Указанная поперечная рама каркаса здания является статически неопределимой. Усилия в стойках рамы, как системы статически неопределимой определяем для каждого загружения отдельно, принимая жесткость ригеля EI_риг= ∞. Тогда отклонения верха стоек будут одинаковыми. Моменты возникают только в крайних стойках, так как

средняя стойка шарнирно-опертая. Расчетная схема рамы приведена на рисунке 8. Расчет стойки выполняем как сжато-изгибаемого элемента.

За лишнее неизвестное принимаем усилие «Х», приложенное на уровне верха стоек. При определении указанного усилия допускаем, что ригель представляет собой стержень цельного сечения с жесткостью равной бесконечности (EI_риг = ∞). Лишнее неизвестное продольное усилие «Х» в ригеле, которое определяем для каждого вида загружения отдельно:

- от ветровой нагрузки

, где

Х_ω – усилие от ветровой нагрузки, приложенной в уровне верха стойки;

Х_q – усилие от ветровой нагрузки на стены.

Р ис.8. Расчетная схема рамы.

Х_в = 0,225 + 0,581 = 0,81кН.

Находим изгибающий момент в уровне верха фундамента:

• от внецентренного приложения нагрузки от стен

е_ст = h_к/2 + δ_ст/2 = 500/2 + 90/2 = 295 мм.

Изгибающий момент, действующий на стойку рамы:

Определяем усилие в ригеле (усилие растяжения):

Определяем изгибающие усилия в уровне верха фундамента:

Определение поперечных сил.

• от ветровой нагрузки:

• от внецентренного приложения нагрузки от стен:

Q = Х_ст = 1,77кН.

Определение усилий в крайних колоннах с учетом, в необходимых случаях, коэффициентов сочетаний.

• первое сочетание:

N = G_п + G_б + G_ст + G_св1 + G_сн · k = 60,3 + 13,01 + 38,36 + 4,34 + +112,55·0,9 = 217,31 кН.

Моменты в уровне верха фундаментов:

Поперечная сила:

Q_лев = Q ·k + Q = 13,46 · 0,9 + 1,77 = 13,88 кН.

Для расчета стоек на прочность и устойчивость плоской формы деформирования принимаем значения:

М = 48,22 кН·м; N = 217,31 кН.

• второе сочетание (коэффициент k не учитывается, т.к. одна временная нагрузка):

N = G_п + G_б + G_ст + G_св1 + G_сн = 60,3 + 13,01 + 38,36 + 4,34 + 112,55 = = 228,56 кН.

• третье сочетание (коэффициент k не учитывается, т.к. одна временная нагрузка):

Моменты в уровне верха фундаментов:

Поперечная сила:

Q_лев = Q + Q = 13,46 + 1,77 = 15,23 кН.

Продольную силу определяем при γ_n = 0,9:

N = G^*_п + G^*_б + G^*_ст + G^*_св1 + G_сн = 60,3∙0,9/1,16 + 13,01∙0,9/1,1 + + 38,36∙0,9/1,14 + 4,34∙0,9/1,12 + 112,55∙0,9/1,6 = 154,51 кН.

Определение усилий в крайней колонне.

- первое сочетание:

N = G_п + G_б + G_пб + G_св2 + G_сн∙k = 241,2 + 248,22 + 14,78 + 5,93 + 450,19∙0.9 = 915,3 кН.

- второе сочетание:

N = G_п + G_б + G_пб + G_св2 + G_сн = 241,2 + 248,22 + 14,78 + 5,93 + 450,19 = = 960,32 кН.

- третье сочетание:

N = G^*_п + G^*_б + G^*_пб + G^*_св2 + G_сн = 241,2∙0,9/1,16 + 248,22∙0,9/1,1 + + 14,78∙0,9/1,1 + 5,93∙0,9/1,12 + 450,19∙0,9/1,6 = 660,32 кН.