4.2. Определение нагрузок на колонну.

Рис. 13. Схематический разрез здания

Предварительно определим:

- расчетный пролет конструкций покрытия:

- полная ширина здания:

где l_св – пролет здания в свету;

t_ст – толщина стены;

а_к – вылет карниза;

Нагрузки на колонну:

- от ограждающих конструкций покрытия:

- от веса фермы покрытия:

- от снега:

- собственный вес колонны:

- от стеновых панелей:

Определим горизонтальные нагрузки, действующие на раму. Нормативная ветровая нагрузка определяется по формуле [2]:

,

где w₀ = 0,46 кН/м² для г. Житомир

где С_alt = 1 коэффициент географической высоты;

С

Рис. 14. Изменение коэффициента k по высоте

а – по ДБН В.1.2:2006; б – принятое в расчете колонны

_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,

при Z = 20 м, С_h = 0,65

Для здания размером в плане 24 × 36 в соответствии с прил. И схема 2 [2]:

, при и, следовательно,

, прии.

Коэффициент надежности по ветровой нагрузке пи Т = 50 лет.

Тогда, расчетные линейные значения ветровой нагрузки, действующие на раму с учетом шага рам В = 6 м

Расчетное значение ветровой сосредоточенной нагрузки на раму в уровне при и,:

4.3. Определение усилий в колоннах.

Поперечную раму однопролетного здания, состоящую из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных с ригелем в виде фермы, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки (рис. 10).

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. 15. 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:

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

Расчетная длина (в плоскости рамы):

Площадь сечения колонны:

Момент сопротивления:

Гибкость:

Т.к. 98,7670, то  определяется по формуле:

Расчет на прочность плоской формы деформирования:

Принимаем материал колонны – древесина III сорта. Тогда, согласно табл. 3 СНиП II-25-80 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 согласно (33) СНиП II-25-80 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 выполняем как центрально сжатого стержня при _у = 0,312:

Устойчивость из плоскости рамы обеспечена.