РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ КЛЕЕНОЙ КОЛОННЫ.

Исходные данные

Поперечьник здания представляет собой трехшарнирную раму пролетом l = 24 м, высотой в карнизном узле f = 6 м, шагом В = 4, 5 м. Ригелем рамы является арка с затяжкой, которая опирается шарнирно на стойки рамы в виде клееных деревянных колонн, защемленных свободными концами в железобетонные фундаменты.

Длина здания 54 м. Высота колонны от уровня пола до низа ригеля Н = 4 м.

Расчет колонн производится на вертикальные и горизонтальные нагрузки.

Определение нагрузок

На колонну действуют вертикальные нагрузки: постоянные – от веса конструкций покрытия, стеновых панелей и собственного веса колонны; временные – от веса снега; горизонтальная – от давления ветра.

В большинстве случаев нагрузка от стеновых панелей передается на фундамент через рандбалку и в расчете колонн не учитывается.

Для определения веса колонны задаемся предварительными размерами ее сечения, исходя из соотношений:

;

ширина колонны .

Гибкость колонны , .

Ширину сечения колонны принимаем такой же, что и ширина верхнего пояса ригеля b = 117 мм, высота h = 2∙ b = 2× 117 = 234 мм, но с учетом того, что поперечное сечение компонуется из целого числа слоев δ = 33 мм h = 10× 33 = 330 мм.

.

Собственный вес колонны G_к = b× h× H× g = 0, 117× 0, 330× 4× 500 = 77, 22 кг, что дает вертикальную силу N_k = 0, 77 кН.

N_max = R_aq + R_as+ N_k = 37, 201+85, 011+0, 77=122, 98кН.

Город Москва находится в I-ом ветровом районе (карта 3), для которого нормативное значение ветрового давления w₀ = 0, 23 кН/м² (табл. 5, СНиП 2.01.07-85*).

Определяем аэродинамические коэффициенты по приложнию 4 п. 3 СНиП 2.10.07-85* при и и :

- аэродинамический коэффициент c_e = 0, 8;

- аэродинамический коэффициент c_e1 = 0, 017;

- аэродинамический коэффициент c_e2 = -0, 867;

- аэродинамический коэффициент c_e3 = -0, 45.

Нагрузка от ветра принимается равномерно распределенной по высоте колонны.

– активное давление

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

– пассивное давление

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:

.

Усилие от сосредоточенных ветровых нагрузок на уровне верха колонн в случае, когда несущей конструкцией является арка, равно нулю.

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

- в правой колонне

Расчетная сила в колонне на уровне верха фундамента:

- в левой колонне

- в правой колонне

Ранее принятое сечение колонны: деревоклееный пакет размерами 117´ 330 мм. Сечение состоит из 10 слоев досок толщиной по 33 мм (доски толщиной 40 мм с острожной с двух сторон).

Окончательные размеры сечения колонны:

мм и мм.

Геометрические характеристики сечения:

- площадь ;

- момент сопротивления ;

 

- радиус инерции r_x = 0, 289× 0, 330 = 0, 095 м,

r_y = 0, 289× 0, 117 = 0, 034 м;

- момент инерции ;

- статический момент сопротивления: .

Проверка принятого сечения на расчетное сочетание нагрузок

1. В плоскости рамы согласно п. 4.17 [1] расчет на прочность как сжато-изгибаемого консольного элемента производят по формуле:

,

где - изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок, определяемый из расчета по деформированной схеме

m_б = 1 – коэффициент условий работы, учитывающий влияние размеров поперечного сечения, находится по п. 3.2. д [1];

m_сл = 1 – коэффициент условий работы, учитывающий толщину слоев дощатоклееных балок, значение по п. 3.2.е [1];

m_н = 1, 2 – коэффициент условий работы, учитывающий воздействия кратковременных (ветровой, монтажной) нагрузок, значение по п. 3.2.г [1];

x – коэффициент, учитывающий дополнительный изгиб от продольной силы N:

Гибкость колонны в плоскости рамы:

Коэффициент продольного изгиба:

Напряжение

2. Из плоскости рамы согласно п. 4.2 [1] расчет на устойчивость как центрально сжатого элемента производится по формуле:

Гибкость из плоскости ;

;

Поскольку все условия прочности и устойчивости рамы выполняются, принимаем исходные сечения как окончательные.

⇐ Предыдущая12345

Поделиться: