144078 (620384), страница 3
Текст из файла (страница 3)
При подсчете расчетных нагрузок на раму используем разрез и план здания. Шаг рам В = 4.5 м, свес карниза C = 1 м.
Постоянные нагрузки:
-от покрытия
кН;
-от навесных стен
кН,
гдеh = 1.262 м – величина участка выше верха колонны;
-от собственной массы со связями при
m = 500 кг/м3 и f = 1.3:
кН.
От снега на покрытии:
кН.
Нормативное ветровое давление на уровне земли для III ветрового района принимаем по [2, табл. 5] 0 = 0.48 кН/м2. На высоте Z от поверхности земли, согласно [2], ветровое давление вычисляется по формуле:
z = 0 k,
где k – коэффициент, характеризующий изменение ветрового давления на
высоте, принимаемый по [2, табл. 6].
Для местности типа C значение k и вычисление соответствующих z приведены ниже :
Неравномерное ветровое давление z на участке высотою Нк заменяем эквивалентным равномерным эк. Допускается использовать при этом условие равенства площадей эпюр z и эк.
кН/2.
Расчетное давление ветра на 1 п.м. вычисляем с участка стены шириной В с учетом аэродинамических коэффициентов с:
,
где f =1.4 – коэффициент надежности по ветровой нагрузке по [2, п. 6.11];
В = 4.5 м.
Значения аэродинамических коэффициентов, соответствующие профилю поперечника (см. Рис. 5) находим по [2, прил. 4, схема 2]: с наветренной стороны се = 0.8, с подветренной се3 = – 0.6. При этом:
с наветренной стороны q = 0.192 0.8 1.4 4.5 = 0.968 кН/м;
с подветренной q' = – 0.192 0.4 1.4 4.5 = – 0.726 кН/м.
Ветровое давление с участков стен, расположенных выше верха колонн:
c наветренной стороны
W = ((0.4015+0.42043)/2 ) 1.262 0.8 1.4 4.5 = 2.614 кН;
с подветренной
W' = – 0.411 1.262 0.6 1.4 4.5 = – 1.96 кН.
Расчетная схема поперечника с усилием в лишней связи X1 показана на рис.8, в.
Вычисляем продольное усилие в стропильной балке:
;
кН.
Рис. 6. Расчетные схемы и расчетные усилия в колоннах.
Рассматриваем далее левую и правую стойки как статически определимые и для каждой из них определяем усилия в расчетных сечениях. Основными для расчета являются сечения в уровне низа и верха колонн. Заметим при этом, что при изменении направления ветра на противоположное, усилия в каждой из стоек станут также зеркальным отображением противоположной. На рис.9 показаны обе схемы загружения и эпюры N и M.
Левая стойка:
- верх:
кН;
.
- низ :
кН;
Правая стойка:
- верх: N п0 = 165.4 кН; M п0 = 0;
- низ: N пmax = 190.7 кН;
Расчетные усилия:
N0 =165.4 кН; Nmax = 190.7 кН; Mmax = 63.364 кНм.
4.2 Конструктивный расчет стержня колонны
Производим проверку сечения дощатоклееной колонны (рис.8, а) из условий устойчивости в плоскости и из плоскости поперечника. Сечение колонны
bк = 17.5 см, hк = 80 см. Пиломатериал – сосновые доски 2-го сорта толщиной 33 мм. По [1, табл.3] Rс = 15 МПа. Прикрепление к фундаменту выполнено с помощью анкерных болтов – жесткое в плоскости поперечника и условно-шарнирное из плоскости.
Коэффициенты условий работы:
- для условий эксплуатации A3 по [1, табл.5], mв = 0.9;
- для колонн с высотой сечения 80 см по [1, табл.7], mб = 0.9;
- при толщине слоя досок в пакете 33 мм по [1, табл.8], mсл = 1.0.
Коэффициент надежности по назначению для зданий III класса n = 0.90.
4.2.1 Проверка устойчивости колонны в плоскости поперечника
Предварительно вычисляем:
см2;
см3.
Расчетная длина
lох = 2.2Hк = 2.2 960 = 2112 см;
радиус инерции
rх = 0.289hк = 0.289 80 = 23.12 см;
гибкость
х = lох / rх = 2112/23.12 = 91.349
что удовлетворяет условию
х < max = 120.
Вычисляем коэффициент продольного изгиба :
Вычисляем:
,
где кН/см2.
Изгибающий момент по деформированной схеме:
кНм.
Проверяем условие устойчивости:
кН/см2,
что < Rc = 1.35 кН/см2.
Устойчивость в плоскости поперечника обеспечена.
4.2.2 Проверка устойчивости колонны из плоскости поперечника
Предварительно определим y в предположении, что промежуточных связей нет:
Расчетная длина
lоy = Hк = 960 см;
радиус инерции
ry = 0.289bк = 0.289 17.5 = 5.0575 см;
гибкость
y = lоy / ry = 960/5.0575 = 189.817.
Так как
y = 189.817 > max = 120,
то постановка промежуточных связей необходима.
Проверяем устойчивость при одной промежуточной связи.
Гибкость
y = 0.5 960/5.0575 = 94.909, что < max = 120.
Вычисляем коэффициент продольного изгиба при > 70:
Проверяем условие устойчивости:
кН/см2, что < Rc = 1.35 кН/см2.
Устойчивость из плоскости поперечника обеспечена.
4.3 Расчет и конструирование узла крепления колонны к фундаменту
Требуется спроектировать опорный узел дощатоклееной колонны с металлическими траверсами по типу показанного на рис.10.
Рис. 7. Узел соединения колонны с фундаментом: а – конструкция узла; б – расчетная схема; 1 – фундаментные болты; 2 – траверсы; 3 – болты; 4 – вклеенные стержни; 5 – эпоксидная шпаклевка
Исходные данные: поперечное сечение колонны bк х hк = 17.5 х 80 см. Доски из древесины сосны 2-го сорта толщиной 33 мм.
Определение расчетных усилий в плоскости сопряжения с фундаментом.
кНм;
кН.
Вычисляем эксцентриситет:
м.
Так как е = 1.325 м больше hк/6 = 0.80/6 = 0.133, то имеется отрывной участок по плоскости сопряжения, следовательно, требуется расчет фундаментных болтов и элементов траверс.
4.5 Расчет фундаментных болтов
Вычисляем максимальное и минимальное напряжения в опорном сечении (см. Рис. 7, б):
кН/см2
max = 0.52 кН/см2;
min = – 0.42 кН/см2 – отрывной участок.
Определяем высоту сжатой зоны:
см.
Задаемся dб = 20 мм и находим (см. рис.10, а):
а = 0.5 S2 + S1 = 4.75 dб = 4.75 2.0 = 9.5 см;
см.
Принимаем фундаментные болты из стали марки ВСт3 кп 2 по ГОСТ 535-88 (см. табл. 60 [5]) с расчетным сопротивлением Ry = 185 МПа = 18,5 кН/см2.
Находим требуемую площадь одного болта в нарезной части:
см2.
Принимаем болт диаметром dан = 27 мм, которому соответствует
Fнт = 4,59см2 > 4,06 см2.
Расстояние между фундаментными болтами в плане (см. Рис. 7, а) получим с учетом принятых а = 95 мм и dан = 27мм:
мм;
мм.
4.6 Расчет соединительных болтов
Расчетную несущую способность соединительных (глухих) болтов для крепления траверс к колонне находим по формуле как наименьшее из двух значений:
Тгл=0.5 bк dгл= 0.5 17.5 2 = 17,5 кН/шов.
Тгл = 2,5 d2гл=2,5 22 = 10 кН/шов.
Определяем количество болтов:
шт.
Принимаем 8 болтов, размещаем их в два ряда с шагом:
S1 7 dб = 7 20 = 140 мм;
S2 3.5 dб = 3.5 20 = 70 мм;
S3 3 dб = 3 20 = 60 мм.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
-
СНиП II-25-80. Деревянные конструкции: Нормы проектирования /Госстрой СССЗ. – М.: Стройиздат, 1983. –31с.
-
СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия /Госстрой СССР. –М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. –36 с.
-
Зубарев Г.Н. Конструкции из дерева и пластмассы: Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Промышленное и гражданское строительство". – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990. –287 с.
-
Проектирование и расчет деревянных конструкций: Справочник /Под ред. Н.М.Гриня. –К.: Будивельник, 1988. –240 с.
-
Рекомендации по проектированию панельных конструкций с применением древесины и древесных материалов для производственных зданий / ЦНИИСК им. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1982. –12 с.
-
Серия 1.265 – 1. Деревянные панели покрытий общественных зданий. Вып. 3./ ЦНИИЭП учебных зданий. – М., 1979. – 28 с.
-
ГОСТ 20850 – 84. Конструкции деревянные клееные. Общие технические условия.
-
ГОСТ 24454 – 80 Е. Пиломатериалы хвойных пород. Размеры.
-
СТ СЭВ 4409 – 83. Единая система проектно-конструкторской документации СЭВ. Чертежи строительные. Правило выполнения чертежей деревянных конструкций.