5. Расчет дощато-клееной колонны

1. Предварительный подбор сечения колонн.

Предварительно зададимся гибкостью колонны  = 100<120. Тогда при  = 100 и распорках, располагаемых по верху колонн:

Принимаем, что для изготовления колонн используются доски шириной 200 и толщиной 40 мм. После фрезерования (острожки) толщина досок составит 40–7=33 мм. Ширина колонны после острожки заготовочных блоков по пласти будет b_к = 200-15=185 мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет h_к = 13  33 = 429 мм.

Рис. 5.2.1. Схематический разрез здания

2. Определение нагрузок на колонну.

Расчетная схема рамы приведена на рис. 8. Определим действующие на колонну расчетные вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Предварительно определим:

- полная ширина здания:

где l_св – пролет здания;

t_ст – толщина стены;

а_к – вылет карниза;

Нагрузки на колонну:

- от ограждающих конструкций покрытия и кровли:

- от веса ригеля:

- от снега:

- собственный вес колонны:

- от стеновых панелей:

Определим горизонтальные нагрузки, действующие на раму. Нормативная ветровая нагрузка определяется по формуле:

, где w₀ = 0,43 кН/м² для г. Кременчуг

где С_alt = 1 коэффициент географической высоты;

С_рел = 1 коэффициент рельефа;

С_dir = 1 коэффициент направления;

С_d = 1 коэффициент динамичности;

С_aer = аэродинамичный коэффициент зависящий от конфигурации здания (прил. И схема 2 [2])

С_h = коэффициент высоты сооружения, для IV типа местности

при Z≤S м, С_h = 0,2,

при Z = 10С_h = 0,4,

• для зданий с двускатными покрытиями;

• при и;

• ,

• Коэффициент надежности по ветровой нагрузке .

Определим эквивалентную равномерно распределенную нагрузку от ветра на стену из

условия равенства изгибающих моментов на уровне защемления колонны в фундаменте.

;

.

;

.

Заменим действие равномерно распределенной нагрузки на стену по высоте ригеля сосредоточенной нагрузкой в уровне низа ригеля.

;

.

3. Определение усилий в колоннах.

Расчетные усилия в колоннах определяем из расчета поперечной рамы.

Рама является однажды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное принятое усилие в ригеле, которое определяется по известным правилам строительной механики.

Рис. 5.3.1. Расчетная схема рамы

Определение изгибающих моментов (без учета коэффициента сочетаний).

От ветровой нагрузки:

- усилие в ригеле:

- изгибающий момент в уровне верха фундамента:

От внецентренного приложения нагрузки от стен:

- эксцентриситет приложения нагрузки от стен:

- изгибающий момент, действующий на стойку рамы:

- усилие в ригеле (усилие растяжения):

- изгибающие моменты в уровне верха фундамента:

Определение поперечных сил (без учета коэффициента сочетаний).

От ветровой нагрузки:

От внецентренного приложения нагрузки от стен:

Определение усилий в колоннах с учетом в необходимых случаях коэффициентов сочетаний.

Первое сочетание нагрузок:

Моменты на уровне верха фундаментов:

Для расчета колонн на прочность и устойчивость плоской формы деформирования принимаем значения:

4. Расчет колонн на прочность по нормальным напряжениям и на устойчивость плоской формы деформирования.

Площадь сечения колонны:

Момент сопротивления:

Гибкость:

Расчет на прочность плоской формы деформирования по п. 4.18 [1]:

Принимаем материал колонны – древесина III сорта. Тогда, согласно табл. 3 1, при принятых размерах сечения R_с = 11МПа.

С учетом т_н=1, т_сл=1 и коэффициента надежности _п = 0,95:

При эпюре моментов треугольного очертания, согласно п. 4.17 1, поправочный коэффициент к :

Тогда:

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования производится по формуле (33) 1:

,

где

показатель степени п = 2 как для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования;

 - коэффициент продольного изгиба для расчетной длины l_р = Н, т.к. распорки в продольном направлении по наружным рядам колонн идут только по верху колонн;

здесь , применительно к эпюре моментов треугольного очертания (см. табл. 2, прил. 41)  = 0, т.к. момент в верхней части колонны равен нулю.

Тогда:

Следовательно, устойчивость обеспечена.

Расчет на устойчивость из плоскости рамы выполняется как центрально сжатого стержня при _у = 0,294:

Устойчивость из плоскости рамы обеспечена.

5. Расчет узла защемления колонны в фундаменте с помощью натяжных анкеров.

Для крепления анкерных болтов сбоку стойки приклеиваем дополнительно по три доски общей толщиной 99 мм.

Расчет болтов ведем на комбинацию усилий: .

Напряжения на поверхности фундамента определяются по формуле:

Рис. 5.5.1. Конструкция узла защемления колонны в фундаменте и схема к расчету

При данной комбинации нагрузок колонна полностью сжата.

Анкерные болты принимаем конструктивно Ø 16 мм. Траверсу также принимаем конструктивно из уголков 100x7.