5. Расчет стойки

Поперечник здания (рис. 5) один раз статически неопределим. Неопределимость раскрываем, исходя из условия одинаковой жесткости левой и правой стоек и одинаковой величины горизонтальных перемещений шарнирного конца стоек.

,

Рис. 5. Расчетная схема рамы

5.1. Определение геометрических характеристик

1. Высота сечения стойки . Примем.

2. Ширина сечения стойки принимается по сортаменту с учетом острожки мм [5].

3. Площадь сечения .

Момент сопротивления сечении .

Статический момент .

Момент инерции сечения .

Радиус инерции сечения .

5.2. Сбор нагрузки

а) горизонтальные нагрузки

Погонные ветровые нагрузки

, (Н/м)

,

где - коэффициент, учитывающий значение ветрового давления по высоте (приложение табл. 8);

- аэродинамические коэффициенты (при м принять;);

- коэффициент надежности по нагрузке;

- нормативное значение ветрового давления (по заданию).

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки на уровне верха стойки:

, ,

где - опорная часть фермы.

б) вертикальные нагрузки

Нагрузки соберем в табличной форме.

Таблица 5

Сбор нагрузки на стойку, Н

Наименование
Постоянная
1. От панели покрытия
2. От несущей конструкции
3. Собственный вес стойки (ориентировочно)		1,1
Всего:
Временная
4. Снеговая

Примечание:

1. Нагрузка от панели покрытия определяется по таблице 1

, .

2. Нагрузки от балки определяется

.

3. Собственный вес арки определяется:

- верхний пояс ;

- нижний пояс ;

- стойки.

Для получения расчетной нагрузки элементы арки умножаются на , соответствующие металлу или дереву.

3. Снеговая нагрузка определяется

, ,.

Неизвестная :.

Изгибающий момент в основании стойки .

Поперечная сила .

5.3. Проверочный расчет

- в плоскости изгиба

1. Проверка по нормальным напряжениям

,

где - коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы.

; ,

где - коэффициент закрепления (принять 2,2);.

Недонапряжение не должно превышать 20%. Однако, если приняты минимальные размеры стойки и , то недонапряжение может превышать 20%.

2. Проверка опорной части на скалывание при изгибе

.

3. Проверка устойчивости плоской формы деформирования:

,

где ;(табл. 2 прил. 4 [1]).

- из плоскости изгиба

4. Проверка на устойчивость

,

где , если,;

- расстояние между связями по длине стойки. При отсутствии связей между стойками за расчетную длину принимается полная длина стойки .

5.4. Расчет прикрепления стойки к фундаменту

Выпишем нагрузки ииз таблицы 5. Конструкция прикрепления стойки к фундаменту приведена на рис. 6.

1. Напряжения растяжения , (Па),

где .

Рис. 6. Конструкция прикрепления стойки к фундаменту

2. Напряжения сжатия , (Па)

где .

3. Размеры сжатой и растянутой зон .

4. Размеры и:

; .

5. Максимальное усилие растяжения в анкерах

, (Н)

6. Требуемая площадь анкерных болтов

,

где - коэффициент, учитывающий ослабление резьбой;

- коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений в резьбе;

- коэффициент, учитывающий неравномерность работы двух анкеров [3].

7. Требуемый диаметр анкера .

Принимаем диаметр по сортаменту (приложение табл. 9).

8. Для принятого диаметра анкера потребуется отверстие в траверсе мм.

9. Ширина траверсы (уголка) рис. 4 должна быть не менее , т.е..

Примем равнобокий уголок по сортаменту (приложение табл. 10).

9. Выпишем исходные данные уголка:(рис. 7 а).

Рис. 7.

11. Величина распределительной нагрузки на участке ширины стойки (рис. 7 б).

.

12. Изгибающий момент ,

где .

13. Требуемый момент сопротивления ,

где - расчетное сопротивление стали принято 240 МПа.

14. Для предварительно принятого уголка .

Если это условие выполняется переходим к проверке напряжения, если нет – возвращается к пункту 10 и принимаем больший уголок.

15. Нормальные напряжения ,

где - коэффициент условий работы.

16. Прогиб траверсы ,

где Па – модуль упругости стали;

- предельный прогиб (принять ).

17. Выберем диаметр горизонтальных болтов из условия их расстановки поперек волокон в два ряда по ширине стойки , где- расстояния по [1] между осями болтов. Если принимаем болты металлические, то,.

Примем диаметр горизонтальных болтов по приложению табл. 10.

18. Наименьшая несущая способность болта:

а) по условию смятия крайнего элемента .

б) по условию изгиба ,

где - приложение табл. 11.

19. Количество горизонтальных болтов ,

где - наименьшая несущая способность из п. 18;- количество срезов.

Примем число болтов четное число, т.к. их расставляем в два ряда.

20. Длина накладки ,

где - расстояние между осями болтов вдоль волокон. Если болты металлические;

- число расстояний по длине накладки.