Розрахунок колони

4.1 Вибір конструктивної схеми

Приймаємо клеєні стійки прямокутного поперечного перерізу, прикріплені до фундаментів анкерними болтами.

Навантаження на стійку:

1. Постійний розрахунковий тиск на стійку від покриття:

де р_покр, р_см – навантаження на 1 м² горизонтальної проекції від огороджуючих конструкцій покриття и власної ваги балки.

а - крок колон;

а₁ – виліт карнизу, приймаємо 0,75м.

2. Тимчасове снігове навантаження:

3. Постійне навантаження від стінового огородження:

де р_ст – навантаження від 1 м² стінового огородження (приймаємо рівною навантаженню від огороджуючих конструкцій покриття).

h₀ – висота стіни вище відмітки стійок (висота дощатоклеєної балки на опорі).

4. Вітрове розрахункове навантаження:

· на ліву стійку:

· на праву стійку:

де w₀ – швидкісний напір для району будівництва,480Па=0,48кН/м²;

К – коефіцієнт, враховуючий змінність вітрового тиску по висоті (для висоти до 10 м и типу місцевості В коефіцієнт К=0,65);

С,С_з – аеродинамічні коефіцієнти;

g_f=1,14 – коефіцієнт надійності від вітрового навантаження;

h₀ – висота стіни вище відмітки верха стійок.

Розрахункова схема поперечної рами будівлі

Ширину перерізу стійки приймаємо рівним ширині дощатоклеєної балки b=21 см. Потрібну висоту перерізу визначаємо з вираження:

де

- розрахунковий опір стиску вздовж волокон деревини осини 2 сорту

й приймаємо h=49,5 см (15 слоїв по 3,3 см).

Навантаження від власної ваги стійки:

де g = 500 кг/м³ =5кН/м³– об’ємна маса деревини;

g_f = 1,1 – коефіцієнт надійності по навантаженню від власної ваги.

Рама являється один раз статично невизначеною системою. За зайве невідоме приймаємо поздовжнє зусилля Х в ригелі і визначаємо від кожного виду навантаження:

де

h_п – товщина панелі стінового огородження;

4.2 Внутрішні зусилля в стійках

Згинаючі моменти:

де y = 0,9 – коефіцієнт врахування двох тимчасових навантажень: снігового и вітрового.

Поперечна сила:

Поздовжня сила:

Розрахункові значення зусиль:

М=3297 кНсм; N=148,8 кН; Q=10,69 кН.

4.3 Конструктивний розрахунок.

Розрахунковим перерізом стійки буде переріз, послаблений отворами під болти для кріплення стальних анкерних накладок. Діаметр цих болтів приймаємо d_б = 16 мм.

Геометричні характеристики розрахункового перерізу:

- площа:

- момент опору:

де 0,8 – коефіцієнт, враховуючий ослаблення в розрахунковому перерізі.

Гнучкість стійки в площині згину:

Коефіцієнт:

.

Напруження в поперечному перерізі:

Сколюючі напруження в клеєному шві:

де - розрахунковий опір сколюванню клеєних елементів.

Стійкість плоскої форми деформування перевіряємо по [I,п.4.18].

Гнучкість із площини згину:

Коефіцієнт поздовжнього згину:

де - коефіцієнт піддержуючої дії закріплення по розтягнутій від моменту кромки.

Коефіцієнт:

де

Так як j_y і j_м більше 1, стійкість плоскої форми деформування забезпечена.

4.4 Розрахунок анкерного кріплення

Розрахунок анкерних болтів ведемо по максимальному розтягуючому зусиллю при дії постійного навантаження з коефіцієнтом надійності g_f = 0,9 замість g_f = 1,1 і вітрового навантаження.

Поздовжня сила:

Згинаючий момент:

де

Напруження на поверхні фундаменту:

Розміри ділянок епюри напруження:

де S – відстань від грані колони до осі анкерного болта

(приймаємо не менше 4,75d_б).

Зусилля розтягу в анкерних болтах:

Потрібна площа перерізу болта із сталі ВСт3кп2:

де

- розрахунковий опір фундаментних болтів розтягу;

- коефіцієнт, враховуючий нерівномірність натягу болтів.

Приймаємо анкерні болти діаметром 22 мм с А_вп=3,03 см².

Потрібна кількість двозрізних болтів діаметром 16 мм, прикріплюючих стальні накладки до стійки:

де Т_расч – розрахункова несуча здатність одного зрізу нагеля (болта), визначена як менше із значень:

Приймаємо 8 болтів.

Металеві елементи приймаємо із сталі ВСт3ст товщиною 8 мм. Так як запас міцності достатній, розрахунок їх не проводимо.