4.5. Рассчитываем базу колонны.

Конструкция крепления колонны к фундаменту показана на рисунке 10. Башмаки заанкерены двумя болтами, работающими на растяжение и срез. Сжимающие усилия передаются непосредственно на фундамент через торец колонны.

Расчет ведем по третьему сочетанию усилий:

N = 154.51 кН, M = 53,42 кН/м.

Строим эпюры напряжений для торца колонны.

Положение нулевой точки в эпюре напряжений:

Расстояние от оси анкерных болтов до центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений в торце колонны:

Расстояние от оси сечения колонны до центра тяжести сжатой зоны эпюры напряжений:

Рис.9. База колонны.

Усилие, действующее на анкерные болты:

.

Требуемая площадь сечения анкерных болтов:

.

Принимаем болты диаметром d_а = 27

F_нт = 4,18 см², F_бр =5,72 см².

Определяем толщину опорной плиты башмака, рассматривая ее как опертую на три канта от нагрузки σ .

Расчетный изгибающий момент:

.

Тогда .

Принимаем толщину плиты δ_пл = 20 мм.

Требуемая длина швов толщиной h = 6 мм для крепления ребер жесткости:

Из условий прикрепления высоту ребер принимаем конструктивно.

Задаваясь диаметром болтов d = 16 мм для прикрепления траверс к колонне, находим требуемое их количество:

шт.

n_ср – количество срезов в одном нагеле;

Т - минимальная расчетная несущая способность нагеля d = 16 мм на один срез.

Проверяем траверсы на растяжение по ослабленному болтами сечению:

< 21000Н/см²,

где F_нт = F_бр – F_осл = b∙δ_тр - n∙d∙δ_тр = 15∙1-2∙1,6∙1 = 11,8см².

Средняя стойка.

Расчет производится на действие N при первом сочетании нагрузок: N = 915,3 кН.

Принимаем клееную дощатую стойку прямоугольного поперечного сечения, постоянного по высоте стойки.

Поперечное сечение по высоте стойки: ширина b = 265 мм; высота сечения h = 630 мм, состоящее из 20 слоев досок толщиной 31,5 мм (после острожки). Материал стойки – ель, древесина второго сорта.

h = 63 см, b = 26,5 см; = = 2,4 < 5; F = b∙h = 26,5∙63 = 1670 см².

Определим геометрические характеристики поперечного сечения.

Определяем гибкость стойки в плоскости изгиба, полагая, что в здании отсутствуют жесткие торцовые стены.

λ_х = 70 < λ_пр = 120, где

λ_пр – предельная гибкость сжато-изгибаемого элемента (стойки).

λ_х < λ_пр – условие выполняется.

Определяем прочность поперечного сечения по нормальным напряжениям по следующей формуле:

, где

σ – нормальные напряжения, в кН/см²;

W_расч – расчетный момент сопротивления в плоскости изгиба, в см³;

R_с – расчетное сопротивление древесины (ели) сжатию вдоль волокон, в Н/см², R_с =1,42кН/см² (для древесины второго сорта), табл.3 ;

R_u – расчетное сопротивление древесины изгибу вдоль волокон, кН/см², R_и = 1600 ∙ 0,9 = 1440 Н/см² = 1,44 кН/см² (для древесины второго сорта с учетом коэффициента m_в), табл.3 , с учетом коэффициента надежности γ_n = 0,95 R_с = 1,44/0,95= =1,52кН/см²;

,

σ = 548 Н/см² < R_c =1420 Н/см², условие выполнено.

Вдоль здания стойки раскрепляем вертикальными связями и по верху распорками. Связи раскрепляют обе нагруженные кромки стойки.

Сечение стойки относительно оси «y» проверяем на устойчивость по следующей формуле:

, где

R_с – расчетное сопротивление древесины (ели) сжатию вдоль волокон, в Н/см², R_с =1,14кН/см² (для древесины второго сорта), табл.3 ;

φ – коэффициент продольного изгиба;

F_расч - расчетная площадь поперечного сечения элемента

N – прдольное усилие по второму сочетанию нагрузок, N = 960,32 кН;

Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем исходя из предельной гибкости λ_пр = 120.

l_0y = λ_пр∙ r_y = 120∙0,289∙26,5 = 920 см.

Разбиваем высоту стойки на две равные части с длиной

l_0y = = 317,5 см, тогда

λ_у = =41,5; φ_у = = 1,74.

При φ_у = 1,74 (полученный коэффициент продольного изгиба)

< R_c=1420 Н/см²,

условие выполнено.