10.Расчет колонны

Исходные данные

Колонны деревянные клеевые, опирающиеся на железобетон фундамент. Высота колонны от уровня пола до несущих конструкций H = 3

Определение нагрузок

На колонну действуют вертикальные нагрузки: постоянные – от веса конструкций покрытия, стеновых панелей и собственного веса панелей; временные – от веса снега; горизонтальная – от давления ветра. В большинстве случаев нагрузка от стеновых панелей передается непосредственно на фундамент через рандбалку и в расчете колонн не учитывается.

Для определения веса колонны задаемся предварительными размерами ее сечения, исходя из соотношении.

h = ( + )*H b = (+)

h = ( + )*3,0 = 0,6125b = (+) = 0,3894

Гибкость колонны:

Площадь сечения:

= ,L₀ = ₀ * H

Коэффициент ₀ принимаем по п. 4.21 СНиП II-23-80

Ширину сечения колонны принимаем: b = 459 мм, высота сечения h=612 мм.

Площадь сечения: F_расч = b*h = 0,6125*0,4594 = 0,281 м²

Момент инерции: L_бр = bh³/12 = 0,6125*0,4594³/12 = 49,49^-4 м⁴

Радиус инерции: r = == 7,70*10^-2 м

= == 119

Нагрузка на колонну

Собственный вес колонны: N_k = b*h*H**_r = 0,6125*0,4594*4,2*500*10^-2*1,1 = 6,5 кН

Постоянная нагрузка от веса фермы: 0,223

P_а = == 29,07 кН

Суммарная постоянная нагрузка:

N_n = N_k + P_n = 6,5+29,07 = 35,57 кН

Временная нагрузка:

N₀ = == 100,8 кН

Суммарная вертикальная нагрузка:

N₀ = N_n+N_B = 35,57 + 100,8 = 136,37 кН

Нагрузка от ветра принимается равномерно распределенной по высоте колонны:

-активное давление

W₁ = W₀*k*C_e*y_f*B = 0,30*0,5*0,8*1,4*6 = 1,008 кН/м

Где: W₀=0,30 кН/м² – для II ветрового района (Волгоградская область)

k=0,5 – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и местности

строительства;

С_е = 0,8 – аэродинамический коэффициент для наветренной стороны;

Y_r = 1,4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке

-пассивное давление

W₂ = W*k*C_eз*y_f*B = 0,30*0,5*0,6*1,4*6 = 0,756 кН/м

Где: C_ез= 0,6 - аэродинамический коэффициент для подветренной стороны.

Рама является однажды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля за лишнее усилие удобно принять продольную силу в нем.

Усилие в ригеле от равномерно распределенной ветровой нагрузки:

X_q = +H*(W1-W2) = +* 4,2*(1,008-0,756) = 0,331 кН

При определении изгибающих моментов в колоннах следует иметь в виду, что от действия ветровой нагрузки ригель сжат. С учетом этого изгибающий момент в колонне на уровне верха фундамента:

в левой колонне:

М_л = 0,9*(–X_q*H+W₁*H) = 0,9*(– 0,331*4,2+1,008*4,2) = 8,56 кНм

в правой колонне

М_п = 0,9*(–X_q*H+W₂*H) = 0,9*(– 0,331*4,2+0,756*4,2) = 7,60 кНм

Расчетная сила в колонне на уровне фундамента:

в левой колонне:

Q_л = 0,9*(W1*H+W1-X_q) = 0,9*(1,008*4,2+1,008-0,331) = 4,41 кН

в правой колонне:

Q_п = 0,9*(W2*H+W2-X_q) = 0,9*(0,756 *4,2+0,756 -0,331) = 3,24 кН