ДК2 / Шмелев ГН Пособие по ДК

Сбор нагрузок. Нормативные и расчетные нагрузки на 1кв. м Таблица 6.1

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте H над поверхностью земли определяется по формуле [3]:

wm w0 k c,

где w0 - нормативное значение ветрового давления [3]; k - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте [3] ; c - аэродинамический коэффициент [3].

Нормативное значение ветрового давления по высоте w0 = 0,03кН/м2 для II района, принимается по таблице 5 [3].

Коэффициент k определяется по таблице 6 [3] в зависимости от типа местности. Принимаем тип местности В(городская территория).

Значение с1 и с2 принимаются по прил.4 п.3 [3]. Расчетные погонные нагрузки от ветра:

w1 w0 f k1 c1 B 0,30 1,4 0,51 0,8 3 0,51кНм; w2 w0 f k2 c2 B 0,30 1,4 0,51 0,6 3 0,39кНм,

где γf = 1,4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принятый по п.6.11 [3].

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки на уровне верха колонны

W1 w0 f k2 c1 hриг B 0,30 1,4 0,53 0,8 3 1 0,53кНм;

W2 w0 f k2 c2 hриг B 0,30 1,4 0,51 0,6 1 3 0,4кНм,

где hриг - высота несущей конструкции (ригеля) покрытия над колонной.

91

Неизвестная реакция определяется по формуле:

Суммарная вертикальная нагрузка N0 Nn Nb.

6.3.2. Расчет колонны

Задаемся размерами сечения колонны, исходя из предельной гибкости

max 120табл.14. [1].

где μ0 - коэффициент, принимаемый по п. 4.21[1].

Принимаем по приложению1.5 размеры досок 40х175 (рис. 6.3).

Рис.6.3.Размеры доски до и после механической обработки

Поперечное сечение дощатоклееной колонны компонуем из 12 досок. Тогда поперечное сечение данного сечения колонны с учетом фрезерования досок согласно приложению1.6 составит:

h 12 a 12 34,5 414мм; b h 167 414мм.

Собственная масса колонны по формуле:

Pcm 0,167 0,414 6 500 10 2 1,1 2,29кН.

Постоянная нагрузка на колонну от ригеля по формуле

Pn 0,45 3 18 13,23кН. 2

Суммарная постоянная нагрузка Nn 2,29 13,23 15,52кН. Временная(снеговая) нагрузка на колонну:

92

Гибкость колонны при принятом сечении равна:

Коэффициент продольного изгиба определяется по формуле 8[1], т.к.

93

Проверка устойчивости плоской формы деформирования сжатоизгибаемой колонны по формуле:

Условие выполняется.

6.3.3. Расчет и конструирование крепления колонны к фундаменту. (Вариант 1)

Конструкция крепления колонны к фундаменту представлена на рисунке 6.4. Для того чтобы вычислить растягивающие усилия в анкерах, определяем краевые напряжения в основании колонны:

где Rpб - расчетное сопротивление фундаментных болтов из стали растяжению; тα - коэффицент, учитывающий ослабление анкеров резьбой

94

Рис.6.4.Узел крепления дощатоклееной колонны:

1-колонна;2-накладка;3-анкер;4- болт;5-гидроизоляция;6-уголок

(п. 3.4[1]); т - коэффициент, учитывающий неравномерность работы двух анкеров(п. 3.4[1]).

Принимаем по сортаменту анкер диаметром d=16мм.

Расчет горизонтальных болтов

Диаметр горизонтальных болтов можно определить, исходя из условия

их расстановки относительно ширины колонны в два ряда:

b 3 d 3,5 d 3 d 9,5 d;

Принимаем диаметр болта d=18мм. Несущую способность болта определяем по формулам таблицы 17[1] с учетом ветровой нагрузки mн=1,2:

Tc 0,8 a d mн 0,8 7,5 1,8 1,2 12,96кН;

95

Tu (1,8 d2 0,02 a2 ) mн (1,8 1,82 0,02 7,52 ) 1,2 7,62кН;

Tu 2,5 d2 mн 2,5 1,82 1,2 8,87кН.

Количество двухсрезных горизонтальных болтов равно:

где Np - усилие, действующее на накладку. Принимаем 6 болтов. Тогда длина деревянных накладок будет равна: lн 7 1,8 4 50,4см.

Проверка упорного уголка на изгиб.

Погонная нагрузка на уголок (рис.6.5, поз.6)

Расчетный изгибающий момент:

M qy (b d)2 1,82(17 1,8)2 80,36кНсм. 8 8

Принимаем уголок ∟100х100х10 с геометрическими характеристи-

Проверка выполнена.

Рис.6.5.Расчетная схема траверсы из уголка

6.3.4. Расчет и конструирование крепления колонны к фундаменту (Вариант 2)

Конструкция крепления колонны к фундаменту приведена на рисунке 6.6.

Краевые напряжения в основании колонны равны краевым напряжениям, определенном в 1 варианте. Размеры сжатой и растянутой зон

96

определяются аналогичным образом, так же, как и требуемый диаметр анкерных болтов. Отличие состоит в том, что в варианте 2 с каждой стороны колонны установлено по одному анкерному болту.

Для дальнейших расчетов зададимся поперечным сечением анкерных пластин 8х100 мм.

Тогда расстояние между их центрами равно:

S h 40,08 0,8 20,8см. 2 2

Максимальное растягивающее усилие в анкерной пластине составит:

Зададимся углом наклона вклеенных стержней к наружной кромке колонны 30 .

Тогда растягивающее усилие, возникающее в стержнях, составит:

Принимаем диаметр стержней 16мм и глубину вклеивания l=10·d=10·1,6=16см.

Рис.6.6.Конструкция анкеровки базы дощатоклееной колонны:

1-дощатоклееная секция колонны;2-железобетонный вкладыш; 3-анкерные пластины; 4- вклеенные стержни; 5-гвозди; 6- траверса; 7-анкерные болты; 8-гидроизоляция; 9- цементный раствор

97

Коэффициент неравномерности напряжений скалывания kc=1,2-0,02·16/2=1,04.

Расчетное сопротивление древесины скалыванию

Расчетная несущая способность одного стержня d=16мм при выдергивании

T Rсм (d 0,005) l kc 2,65 3,14 (0,016 0,005) 0,16 1,04 0,029кН.

Требуемое количество стержней:

n Nст 0,039 1,39шт. mp T 0,029

Принимаем два стержня диаметром 16 мм из арматуры класса А-II,

Ry = 295 МПа.

Проведем проверку прочности стержней при выдергивании. Площадь сечения двух стержней

6.4. Пример расчета брусчатой составной колонны

6.4.1. Составные колонны

Состоят из цельных брусьев или из толстых досок, соединенных по длине болтами и гвоздями. Стержни составных колонн соединяются пластями вплотную или имеют между ними зазоры, выполняемые с помощью коротких дощатых или брусчатых прокладок. Длины составных стоек не превышают 6,4м (рис.6.7) Составные колонны обычно имеют шарнирно закрепленные концы и работают, как правило, только на продольные сжимающие силы от вертикальных нагрузок. В направлении относительно материальной оси составные колонны могут работать также на сжатие с изгибом и воспринимать дополнительно горизонтальные изгибающие нагрузки.

Составные колонны рассчитывают на сжатие и устойчивость в двух плоскостях. Расчет относительно материальной оси, которая проходит через центры сечений обоих элементов колонны, производят как колонны цельного сечения шириной, равной ширине сечения обоих брусьев. Податливость соединений при этом на несущую способность колонны не влияет и не учитывается.

98

6.4.2. Расчет составной колонны.

Исходные данные принимаются как в примере 6.3.

Задаемся размерами сечения колонны, исходя из гибкости λ=120.

снега).

Суммарная вертикальная нагрузка

N0 Nn Nв 15,52 64,8 80,32кН 80,32 10 3 МН.

Для того, чтобы вычислить гибкость составного элемента, необходимо определить гибкость всего элемента относительно оси У-У, которая определяется по расчетной длине элемента l0=μ0H=2,2·6=13,2м, без учета