Деревянные конструкции промышленного здания

     Расчетное давление на колонну от стенового  ограждения с учетом элементов крепления:

                        (4.3)

       Для определения собственной  массы колоны ориентировочно  принимаем следующие размеры  сечения:

      .

     Тогда расчетное давление от собственной  массы колонны:

                           (4.4)

     Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки:

                                                (4.5)

     4.2 Определение горизонтальных нагрузок на раму

     Расчетная ветровая распределенная нагрузка на раму по высоте колоны:

      .                                                             (4.6)

     Определяем  расчетную распределенную нагрузку с наветренной стороны (напор):

     - на высоте до 5м  ;

     - на высоте от 5 до 9м   .

     Определяем  расчетную распределенную нагрузку с подветренной стороны (отсос):

     - на высоте до 5м  ;

     - на высоте от 5 до 9м   .

     Расчетную сосредоточенную ветровую нагрузку на уровне нижнего пояса определим как сумму горизонтальных проекций результирующих нагрузок на участках .

     Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка с наветренной стороны: 
              (4.7)

     Расчетная сосредоточенная ветровая нагрузка с подветренной  стороны: 
                      (4.8)

     4.3 Статический расчет рамы 

     

     Рисунок 4.1 - Схема к статическому расчету рамы

     Поскольку рама является один раз статически неопределимой системой, то определяем значение лишнего неизвестного, которым  является продольное усилие в ригеле F_x . Расчет выполняем для каждого вида загружения:

     - от ветровой нагрузки на стены:

                                        (4.9)

                                     (4.10)

     - от ветровой нагрузки в уровне  ригеля:

                           (4.11)

      - от стенового ограждения:

                          (4.12)

     Примем, что положительное значение F_x направлено от узлов рамы, а изгибающего момента – по часовой стрелке.

     Определим изгибающие моменты в заделке  рамы.

     Для левой колонны:

               (4.13)

     Для правой колонны:

                 (4.14)

     Поперечная  сила в заделке:

              (4.15)

              (4.16)

     Расчетные усилия:

         .

     N_d = F_d^пок + F_d^ст + F_d^кол + F_d^сн∙γ₂= 11,51+7,53+2,31+45,45∙0.9 = 62,25 кН, где 0.9 – коэффициент сочетания согласно пункт 1.12 [2], учитывающий действие двух кратковременных нагрузок.

       5 Подбор сечения колоны

     Определим расчетную длину колонны:

       где Н – отметка низа стропильных  конструкций,

     h_об – высота сечения обвязочного бруса, равная:

     где В – шаг несущих конструкций.

     λ_max – предельная гибкость для связей (таблица 7.2 [1]), λ_max = 200.

      , принимаем h_об=7,5см.

     Н_к = 6,2 – 0,075 = 6,125 м.

     Проектируем колону прямоугольного сечения. Ширину сечения определяем (b≥100мм) из условия предельной гибкости из плоскости рамы с учетом установки распорки по середине высоты колонны.

     где l_y = 0,5∙H – расчетная длина колонны из плоскости рамы с учётом установки распорки по середине высоты колонны;

     λ_max – предельная гибкость колонны (таблица 7.2 [1]) , λ_max = 120.

      .

     Принимаем ширину сечения колонны 210 мм, что  с учетом острожки досок по кромкам  составит b=200 мм.

     Высоту  сечения колоны принимаем 16 досок  толщиной 36мм (после острожки). Тогда  высота сечения равна h = 36 ∙ 16 = 576 мм.

       После назначения ширины сечения  колоны надо определить длину  опорной плиты фермы:

     где b – ширина сечения колонны;

     а_уг – расстояние от края элемента крепления до центра отверстия под болт;

     d_om – предварительно принятый диаметр отверстия под болт, крепящий ферму к колонне.

      , принимаем   =21,0 см.

     Геометрические  характеристики сечения пояса:

      ,

      ,

      ,

      .

     Проверим  сечение сжато-изогнутого элемента:

      _,

     l_d,z = μ_0,z ∙ l_z = 2,2 ∙ 612= 1346,4см.

     

     f_c,o,d = 15 кН/см².

      ,

      ,

      ,

      ,

      .

     Проверяем принятое сечение на устойчивость плоской  формы деформирования:

     где n=2 – показатель степени для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования;

      - коэффициент продольного изгиба  для участка длиной ℓ_m между закреплениями, рассчитаем по формуле (4.17).

     Исходя  из предположения, что будут раскреплять  панели пояса фермы по концам и  в середине:

      ,

      ,

      _,

      ,

      ,

     

      ,

      ,

     Проверим  сечение колоны на действие скалывающих  напряжений при изгибе:

     где - расчетная поперечная сила.

     Тогда с учетом того, что для прямоугольных  элементов без ослаблений

      , получаем:

     f_v,o,d = 15 ·1,2·0,8·0,98 /0,95=14,85МПа=1,485кН/см².

      .

     6 Расчет базы колоны

     Жесткое сопряжения фундамента с колонной осуществляется с помощью анкерных болтов. Анкерные болты прикрепляются к стальной траверсе, укладываемой на скошенные  торцы специально приклеиваемых  по бокам колоны бобышек.

     Расчет  сопряжения производим по максимальному  растягивающему напряжению:

      ,

     

     Определяем  расчетный изгибающий момент с учетом его увеличения от действия продольной силы:

      ,

      ,

      .

     Для крепления анкерных болтов по бокам  колоны приклеивается две доски  толщиной 36мм каждая. Высота сечения  колоны у фундамента составляет h_н = 720 мм.

     Напряжение  на поверхности фундамента составляет:

      ,

      .

     Для фундамента принимаем бетон класса С⁸/₁₀ с нормативным сопротивлением осевому сжатию f_ck = 8,0МПа.

     Расчетное сопротивление бетона на местное  сжатие:

 

     где ω_и – коэффициент, учитывающий повышение прочности бетона при смятии, принимаем равным 1,2;

     α = 0,85 - коэффициент, учитывающий длительное действие нагрузки;

     f_cd = f_ck/γ_c= 8/1,5=5,33 – расчетное сопротивление бетона сжатию согласно указаниям пункту 6.1.2.11 [8], где γ_с=1.5 - частный коэффициент безопасности по бетону

      .

     Вычисляем размеры участков эпюры:

      .

      .

     

     Находим усилие в анкерных болтах:

      .

     Требуемая площадь сечения анкерного болта:

     где n_б – количество анкерных болтов с одной стороны;