Конструирование и расчет одноэтажного пром здания в деревянных конструкциях

Площадь сечения колонны:

.

Момент  сопротивления прямоугольного сечения:

.

Гибкость  колонны в плоскости рамы:

, следовательно, коэффициент  продольного изгиба определяем по формуле:

j_х=3000/l_х²=3000/98,86²=0,309

Для сосновой древесины второго сорта и  при принятых размерах поперечного  сечения по табл.3[1] находим расчетное сопротивление сжатию R_с=15 МПа. По п.3.2[1] находим коэффициенты условий работы:

m_н=1,2;    m_б=0,939;   m_cл=1.

Окончательное значение расчетного сопротивления составит:

R_с= R_с× m_н× m_б× m_cл/g_п=15×1,2×0,939×1/0,95=17,79 МПа.

Найдем  значение коэффициента x:

Найдем  значения изгибающего момента от действия поперечных и продольных нагрузок:

М_Д=М/x=16,62/0,05=332,4 кН×м.

Найдем  нормальные напряжения и сравним  их с расчетным сопротивлением:

, т.е. прочность обеспечена  с большим запасом, однако, оставляем  ранее принятые размеры поперечного  сечения, исходя из необходимости ограничения гибкости. 

Расчет  колонны на устойчивость плоской формы  деформирования (в  плоскости рамы) 

Принимаем n=2, т.к. по принятой схеме вертикальных связей по колоннам нет раскрепления растянутой зоны из плоскости деформирования. По той же причине принимаем расчетную длину колонны из плоскости рамы равной высоте колонны l_y=Н=9 м. Найдем значения гибкости из плоскости рамы:

j_y=3000/l²=3000/113,24²=0,234.

Для нахождения коэффициента j_м предварительно найдем значение коэффициента К_ф по табл.2  прил.4[1].

К_ф=1,75-0,75×d=1,75

d=0 из-за того, что момент верхней части колонны равен нулю.

j_м=140×b²/(l_p×h)×К_ф =140×0,275²/(9×0,693)×1,75=2,97.

Проверим  устойчивость:

,

устойчивость  в плоскости рамы обеспечена. 

Расчет колонны на устойчивость из плоскости рамы. 

Коэффициент продольного изгиба из плоскости  рамы определили в предыдущем пункте. Поэтому сразу делаем проверку.

s_с=N/(j×А)=47,1/(0,309×0,19)=802,2 кН/м²=0,8 МПа <17,79 МПа

устойчивость  колонны из плоскости рамы обеспечена.

    Расчет  узла защемления колонны  в фундаменте

    

    Рис.7

    Расчетное продольное усилие без учета снеговой нагрузки, с учетом коэффициента надежности по нагрузке γ_f  = 0,9:

    

    Таким образом, расчетные усилия: N=29,17 кН, М=27,09 кНм.

    В соответствии с [4] определим значения коэффициентов:

    

    

    

    Значение  относительного эксцентриситета:

       сечение сжато не по всей площади.

    Высота  сжатой зоны сечения:

    

    Возникающее растягивающее усилие:

    

1. Приняв  ширину анкерной полосы равной ширине колонны, определим требуемую толщину (R_a=230 МПа для С 235):

      конструктивно принимаем δ_а=6 мм.

2. Усилие в наклонных тяжах:

    

    Требуемая площадь наклонных тяжей:

    

    Принимаем тяжи диаметром d=20 мм, А_нт = 2,18 см².

3. Конструктивная длина уголка:

    

    0,005 м – зазор между колонной и тяжем.

    Нагрузка  на уголок:

    

    Изгибающий  момент в уголке:

    

    Требуемый момент сопротивления:

    

    Принимаем равнополочный уголок ∟80х6: А = 9,38 см², I_x = 57 см⁴,

    z₀=2,19 см.

    Момент  сопротивления уголка:

     , т.е. прочность уголка обеспечена. 

    

4. Назначим  размеры уширения колонны внизу.

    Расчетное сопротивление древесины смятию под углом 45 ° определим по формуле 2 [4]:

    

    С учетом коэффициента условий работы m_н=1,2 R_см,45=7,46 МПа.

    Площадь смятия древесины под уголком:

    А_см = b_угb_к = 8·18,5 = 148 см².

    Напряжение  смятия:

    

    Принимаем толщину уширения колонны равной трем толщинам досок после фрезерования 2×0,035=0,075 м, что достаточно для размещения уголка ∟80×6 под углом 45°:

    

    С учетом принятых уширений высота сечения  колонны понизу:

    

    Высоту  накладок, учитывая конструктивное решение  узла и расположение тяжей под углом 45°, принимаем равной высоте сечения колонны + 150 мм.

    Длина накладок:

    l_накл = h_кн+ 15 = 84 + 15 = 99 см. Принимаем l_накл = 99 см.

5. Проверим прочность на скалывание в плоскости приклейки досок-накладок, на которые опираются уголки.

    Среднее по площадке скалывания расчетное сопротивление древесины скалыванию определим по формуле 54 [4]:

    

     ,

     ,

     (промежуточное скалывание),

    

    

    Напряжения  скалывания:

    

 

    

Список  используемых источников 

1. Пшенов  А.А. Компоновка конструктивной схемы  здания проектирование плит покрытия. Мет. Указания. Сарат. гос. техн. унив. 1995.-25с.
2. Пшенов А.А. Конструирование и расчёт дощатоклеёных и клеефанерных балок.  Мет. Указания. Сарат. гос. техн. унив. 1995.-25с.
3. Пшенов А.А. Конструирование расчёт дощатоклеёных колонн. Мет. Указания. Сарат. гос. техн. унив. 1995.-25с.
4. СНиП II-25-80. Деревянные конструкции. Нормы проектирования/ Госстрой СССР.- М.: Стройиздат, 1983. – 31 с.
5. Индустриальные деревянные конструкции. Примеры проектирования/ Ю.В. Слицкоухов и др.- М.: Стройиздат, 1991. – 256 с.