D_fin_2 / 05. Проектирование колонны

Проектирование дощатоклееной колонны

двутаврового сечения

Предварительный подбор сечения колонны.

Предельная гибкость для колонн , из этого условия предварительно ширину и высоту сечения колонны можно назначить:

, принимаем _;

_{, принимаем , при этом условие выполняется.}

_{Высота полки назначается , принимаем .}

_{Ширина стенки , но не менее 80 мм, принимаем .}

Сечение досок для изготовления колонн по сортаменту пиломатериалов принимаем 20044 мм и 12544 мм для полок, 10050 мм для стенки.

После острожки размеры, соответственно: 19640 мм, 12040 мм и 9646 мм.

Рис. 11

Расчетные длины колонны

в плоскости рамы _;

из плоскости рамы .

Геометрические характеристики сечения колонны

Площадь ,

Моменты инерции , .

Моменты сопротивления , .

Определение нагрузок на колонну.

На колонну действуют следующие нагрузки:

1. вертикальная постоянная (от покрытия, стеновых панелей и собственного веса колонн);

2. вертикальная временная (снеговая);

3. горизонтальная временная (ветровая).

Нагрузкой от веса стенового ограждения можно пренебречь ввиду ее малости.

_{Расчетная вертикальная сила}

_{, где}

- нагрузка на балку покрытия, рассчитанная ранее, ;

- нагрузка от собственного веса колонны,

.

Ветровая нагрузка

Нормативное значение ветрового давления для I снегового района

([II], табл. 5).

Расчетная ветровая погонная нагрузка на колонну:

со стороны активного давления ;

с противоположной стороны (отсоса) , где

k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте ([II], табл. 6) в зависимости от принятого типа местности (В), ;

- коэффициент надёжности по ветровой нагрузке, ;

с – аэродинамический коэффициент, принимаемый по прил. 4 [II]:

– с наветренной стороны;

- с подветренной стороны;

;

.

Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка выше отметки :

;

, где

- высота балки на опоре, .

.

Расчетные усилия в ригеле

Горизонтальная нагрузка вызывает продольное усилие в раме, приложенное в уровне низа ригеля:

, где

;

Рис. 12

.

Тогда .

Расчетный изгибающий момент

В заделке левой стойки (по расчетной схеме) возникает изгибающий момент от усилий , и :

.

Также в раме будет возникать поперечная сила, но ее можно не учитывать ввиду малости.

Поскольку при определении внутренних усилий в раме учитывается только одна временная нагрузка, то составляется единственное сочетание нагрузок с коэффициентом сочетаний .

1. Проверка прочности колонны.

, где

, где

, где

;

при , .

Получаем: , тогда , тогда , тогда .

Момент .

Нормальные напряжения в сечении колонны:

.

Условие выполняется, недонапряжение составит 87%.

2. Проверка устойчивости в плоскости рамы.

;

;

- для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования;

, где по табл. 2 прил. 4 [I]: , где (момент в верхней точке стойки).

Получим: .

Условие выполняется, устойчивость обеспечена.

3. Проверка устойчивости из плоскости рамы.

Эта проверка производится для колонны как центрально-сжатого стержня.

, где

при , .

Получаем: , тогда , тогда .

.

Условие выполнено, недонапряжение составит 57%.

Проектирование узла опирания

колонны на фундамент

Конструкция узла показана на рис. 13.

Расчет узла включает в себя определение размеров анкерных полос, уголковых траверс, диаметров тяжей и высоты деревянных наклеиваемых накладок.

Определение расчетных нагрузок.

При расчете узла опирания колонны учитывается сочетание нагрузок, дающее минимальную продольную силу и соответствующий ей момент . Такой силой будет:

,

где - коэффициент надежности по нагрузке, ;

- продольная сила, действующая на колонну, рассчитанная ранее;

- сила, возникающая от давления снега.

.

Тогда .

Соответствующий момент:

,

где ;

.

Тогда .

Величина эксцентриситета .

Далее необходимо сравнить с величиной , получим . Это означает, что все сечение колонны сжато и анкерные крепления ставятся конструктивно.

При этом общая площадь анкерных полос должна быть не меньше 1% площади колонны , т.е. .

Принимаем две анкерные полосы из листовой стали ВСт3кп2 с расчетным сопротивлением растяжению размерами 6100 мм.

Болт тяжа принимаем по [6] с размерами , .

Уголковые траверсы принимаем также конструктивно из равнополочного уголка ∟10 по [7]. Длина траверс:

.

Высоту деревянных накладок из условия размещения тяжей (под углом 45) принимаем , толщину накладок принимаем равной . Накладка состоит из двух досок остроганных по толщине до 40 мм, по длине - из двух остроганных досок ширинами 120 мм и 196 мм, склеенных по кромкам.

Рис. 13

Рис. 14

20