Метода по Каратаеву

§2. Расчет и проектирование клеедощатой стойки

Запроектируем клеедощатую стойку для каркасного здания, ригель рамы клеедощатая балка пролетом 15,0 м. Вертикальные нагрузки на стойки постоянная Nп=36,3 кН, временная Nb=81,0 кН. Режим эксплуатации по СП 64.1330.2011.

Стойка клеедощатая прямоугольного постоянного сечения по длине. Длина стойки = 7,5 м. Задаемся высотой сечения стойки

(101 151 Н):

Для изготовления колонн используем сосновые доски 2-го сорта толщиной 40 мм. После двустороннего фрезерования (острожки) толщина досок составит = 4–2 0,35 = 3,3 см, нам понадобиться 19 досок, тогда hпринятое=627 мм.

Окончательно принимаем стойку 195 627 мм.

Сбор нагрузок

Собственная масса стойки:

а) нормативная Nстн 0,195 0,627 7,5 5000 4,6 кН;

б) расчетная Nстр 1,1 N 1,1 4,6 5,1кН.

Нагрузка от стенового ограждения передается на фундамент через ранбалку, поэтому на стойку влияния не оказывает.

Постоянная нагрузка на стойку, включая и собственную массу

Nпос 36,2 5,1 41,3кН.

Суммарная вертикальная нагрузка на стойку

N Nпос Nвр 41,3 81 122,3кН.

Погонная горизонтальная ветровая нагрузка на стойку

q1(2) γ f B c q0 ,

где В – шаг несущих конструкций; с – аэродинамический коэффициент (0,8 – с неветряной стороны;

11

–0,6 – со стороны отсоса);

f = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке;

q0 – нормативное значение ветровой нагрузки следует определять как сумму средней Wm и пульсационной Wp составляющих в соответствии с СП 20.13330.2011 раздел 11.

q0 Wm Wp 0 k(ze ) c m ξ(ze ) ν,

где 0 – нормативное значение ветрового давления по табл. 11.1[1] для второго района 0,3 кН/м2 и 0,38 кН/м2 для третьего района;

k(ze) – коэффициент изменения ветрового давления по высоте по табл. 11.2[1];

(ze) – коэффициент пульсации давления ветра, принимаемый по табл. 11.4[1];

– коэффициент пространственной корреляции пульсаций давления ветра.

Ленинградская область находится во IIм ветровом районе ω0 = 0,3 кН/м2.

Окончательно горизонтальная ветровая нагрузка определяется с учетом вышеуказанных коэффициентов

q1 (0,3 1,025 0,8 0,25 0,753 0,751) 1,4 6 3,28 кН/п м, q2 (0,3 1,025 0,8 0,18 0,753 0,751) 1,4 6 2,76 кН/п м.

Сосредоточенная сила от ветровой нагрузки на уровне верха стойки

W1 q1 hоп 3,28 0,75 2,46 кН,

W2 q2 hоп 2,76 0,75 2,07 кН.

Определяем неизвестную

103,7 кН м.

Проверка прочности стойки при её геометрических характеристиках

12

bрас b 0,6 19,5 0,6 11,7 см,

где 0,6 – коэффициент, учитывающий непроклей. Тогда

13

где Rск = 1,5 МПа – расчетное сопротивление скалыванию при изгибе для клееной древесины 2-го сорта (табл. 3, п.5б [2]).

Проверка устойчивости плоской формы деформирования сжатоизгибаемого стержня

кф = 2,54 – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке 7,5 м, определяем по приложению [2] табл. Е.2.

В плоскости изгиба прочность обеспечена.

Устойчивость из плоскости изгиба стойки

Расчет производим на продольную силу без учета изгибающего момента:

Для установки стенового ограждения устанавливаем прогоны с шагом 150 см.

l0 = 150 см – расстояние между ригелями (распорками) по длине стойки;

Fрас=19,5 62,7=1223 см2;

14

При отсутствии распорок или связей между стойками за расчетную длину принимается длина 750 см.

Расчет и конструирование прикрепления стойки к фундаменту

Действующие усилия и геометрические характеристики стойки принимаем из предыдущих проверок. Усилия в анкерах определяем только для постоянной вертикальной нагрузки. Накладки принимаем толщиной а = 100 мм.

Напряжения растяжения и сжатия у основания стойки

15

где mосл = 0,85 – коэффициент, учитывающий ослабление резьбой;

mо = 0,8 – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений в зоне резьбы;

mн = 0,9 – коэффициент, учитывающий неравномерность работы двух анкеров.

Rр = 2,55 – расчетное сопротивлении для стали С-255. Требуемая площадь анкерного болта

Тогда требуемый диаметр

Принимаем по сортаменту диаметр анкерных болтов d = 27 мм. В качестве траверсы, воспринимающее усилие анкеров, прини-

маем уголок по сортаменту ГОСТ 8509 100 100 10 с Yx = 179 см4; z0 =

16

Рис.2.1. Конструкция клеедощатой стойки; расчетная схема

17

Расчетный изгибающий момент в упорном уголке

Для того чтобы исключить местный изгиб горизонтальной полки производим её усиление с помощью приварки пластины = 10 мм

[рис. 2.1].

Расчет прикрепления накладки к стойке

Максимальный диаметр болтов для крепления накладок из условий их расстановки в 2 ряда:

Принимаем диаметр болтов 20,0 мм.

Тогда несущая способность одного болта из условия смятия древесины в накладке и изгиба болтов

Та 0,5 a d 0,5 10 2,0 10,0 кН,

Ти 2,5 d 2 2,5 2,02 10,0 кН.

Количество болтов для крепления накладок

Принимаем 18 болтов и устанавливаем их в два ряда, тогда длина накладки составляет

l 7 d (n2 1) 7 2 (182 1) 140 cм.

Узел опирания несущей конструкции на клеедощатую стойку и решение карнизного узла приводится на рис. 2.2.

Несущая конструкция опирается на обвязочный брус, который имеет размеры 150 200 мм, однако ширина 150 мм недостаточно для восприятия опорной реакции, в этом случае в зоне опирания на стойку выполняется уширение обвязочного бруса.

18

Рис.2.2. Вариант опирания несущей конструкции на клеедощатую стойку

19

Ширина зоны опирания определяется

350 200 мм.

Второй вариант крепления стойки к фундаменту

Узел опирания стойки на фундамент можно решить с помощью накладки, которая приклеивается к стойке с помощью фенольного клея.

Усилия в анкерных тяжах принимаем по первому варианту Nр = 2,55 кН; d = 27 мм; е = 56,8 см.

Накладки, приклеенные к стойке в зоне опирания на фундамент, подрезаем под углом 15° (рис.2.3).

Расчетное сопротивление клеевых соединений на скалывание вдоль волокон

Rск = 2,1 МПа = 0,21кН/см2 [2].

Предварительно рассмотрим длину накладки 100 см, т.е. lск = 100

см.

Средняя величина расчетного сопротивления на скалывание по

где = 0,25 – одностороннее скалывание.

N Rскср lcк b 0,146 70 19,5 19,93кН 181,5кН.

Отношение lск/е = 70/56,8 = 1,23 < (3÷4). Для повышения надежности работы клеевого шва, с целью восприятия возможных отрывающих напряжений в нем, устанавливаем в краевых зонах по два глухаря 16 мм l = 150 мм.

Конструкция узла приведена на рис. 2.3.

С целью создания наибольших обжимающих усилий Nc на участок клеевого шва с максимальными значениями касательных напряжений упорные траверсы опираются на торцы уступов под углом 15 к горизонтали.

20