Утепленная клеефанерная панель покрытия

    Нагрузки  на колонну:

    от ограждающих конструкций покрытия:

расчетный пролет  Полная ширина покрытия здания  

    где – пролет здания в свету;

          – толщина стены;

         – вылет карниза.

от веса ригеля:               

от снега:                          

Нагрузки  на колонну от стен:                                

    Определяем  горизонтальные нагрузки, действующие  на раму с учетом шага S=6м.

    Ветровая  нагрузка, передаваемая от покрытия, расположенного вне колонны:

    

    

    Нагрузки  от ветра:

    

    

    Определение усилий в колоннах.

    Поперечную  раму однопролетного здания, состоящую  из двух колонн, жестко защемленных  в фундаментах и шарнирно соединенных  с ригелем, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки (см. рис.3.1.). Она является однажды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное удобно принять продольное усилие в ригеле, которое определяют по известным правилам строительной механики.

    

    рис. 3.1.

    Определение изгибающих моментов (без  учета коэффициента сочетаний):

    от ветровой нагрузки: усилие в ригеле  

    Изгибающий  момент в уровне верха фундаментов:

    От  внецентренного приложения нагрузки от стен: эксцентриситет приложения нагрузки от стен  

    изгибающий  момент, действующий на стойку рамы  

    усилие  в ригеле (усилие растяжения)  

    изгибающие  моменты в уровне верха фундамента:  

    Определение поперечных сил (без  учета коэффициента сочетаний):

    от  ветровой нагрузки  

    от  внецентренного приложения нагрузки от стен  

    Определение усилий в колоннах с учетом в необходимых случаях коэффициентов сочетаний:

    первое сочетание нагрузок

    Моменты на уровне верха фундаментов:

    Для расчета колонн на прочность и  устойчивость плоской формы деформирования принимаем значения:     

    Второе  сочетание нагрузок (при одной  временной нагрузке коэффициент  не учитывается).

    

    Третье  сочетание нагрузок (коэффициент  не учитывается, т. к. одна временная нагрузка):

    Нормальную  силу (продольную силу) определяют при  =0.9

    

    Расчет  колонн на прочность  по нормальным напряжениям  и на устойчивость плоской формы  деформирования.

    Расчет  проводится на действие N и М при первом сочетании нагрузок. Рассчитываем на прочность по формуле, приведенной в п. 4.16 СНиП II-25-80:

    

 

    Расчетная длина (в плоскости рамы)  

    Площадь сечения колонны  

    Момент  сопротивления  

    Гибкость     

    При древесине третьего сорта и при  принятых размерах сечения по табл. 3 СНиП II-25-80  .

    С учетом и коэффициента надежности получим  

  

    При эпюре моментов треугольного очертания  

    В данном случае эпюра момента близка к треугольной:  

    Оставляем ранее принятое сечение, исходя из необходимости  ограничения гибкости.

    Расчет  на устойчивость плоской формы деформирования производится по формуле (33) СНиП II-25-80. Принимаем, что распорки по наружным рядам колонн (в плоскости, параллельной наружным стенам) идут только по верху колонн. Тогда

    В формуле     показатель n=2 как для элементов, не имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования:  

    

  

    

    Применительно к эпюре моментов треугольного очертания (см. табл. 2, прил. 4 СНиП II-25-80):     d=0, так как момент в верхней части колонны равен 0.

    

    Следовательно, устойчивость обеспечена.

    Расчет  на устойчивость из плоскости как  центрально сжатого стержня.

     (см. расчет на устойчивость  плоской формы деформирования); N=80,27 (для второго сочетания нагрузок):  

    где   

    Устойчивость  обеспечена. 

    4. Расчет опорного узла. 

    Определяем  требуемый момент сопротивления  швеллеров по формуле:

R-расчетное сопротивление стали, равное 240МПа

   По  сортаменту выбираем швеллера с W_x>W_x^тр . Такими швеллерами будут №14 с W_x = 70,2 см³ и J_x = 491 см⁴

Назначаем расстояние между осями тяжей h_o из условий:

- h_o≥0,1* Н

-h_o≥2*h        с округлением 50 мм в большую сторону.

0,1*Н = 0,1*5 = 0,5м

2* h = 2*0,462 = 0,924м

Принимаем h_o = 0,95м

    Производим  проверку сечения стойки на скалывание при изгибе по формуле:

где      

    Определяем  усилие, действующее в тяжах и  сминающее поперек волокон древесину  стойки под планками.

.

    Определяем  требуемую площадь сечения одного стального тяжа в ослабленном сечении по формуле

где m₁=0,8 - коэффициент, учитывающий влияние нарезки;

m₂=0,85 - коэффициент, учитывающий возможную неравномерность распределения усилий в двойных тяжах.

    Принимаем тяж из стержня d=16 мм (F=1,57*10^-4 м²>0,919*10^-4м²).

    Определяем  ширину планок из условия.

    где =3 МПа; m_н=1,4 по СНИП II-25-80 табл.6.

    Принимаем ширину планок равной 0,06 м.

    Определяем  толщину планок δ из расчета их на изгиб как однопролетные свободно опертые балки загруженные равномерно распределенной нагрузкой q с расчетным пролетом l_пл равным расстоянию между осями тяжей  

где -толщина стенки швеллера, - диаметр тяжей.

    Опорные реакции  

    Нагрузка   

    Расчетный изгибающий момент  

    Толщину планок определяем по формуле:

    Принимаем планку в соответствии с сортаментом δ=25мм. 
 
 
 
 
 
 
 

      5. Расчет и конструирование дощато-клееных фахверков однопролетного здания 

    Предварительный подбор сечения колонн.

    Располагаем 2 фахверка на расстоянии 3м друг от друга, которые крепятся к верхнему поясу системы, в результате чего их высота составляет  6,8 м.

    Предельная  гибкость для колонн равна 120. При  подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при  и распорках, располагаемых по верху колонн:                                          

    При высоте здания H=6,8 м получим:  

    Сечение колонн выполняют виде клееного пакета, состоящего из черновых заготовок по рекомендуемому сортаменту (применительно  к ГОСТ 24454 – 80^*Е) сечением 40 250мм. После фрезерования черновых заготовок по пластям на склейку идут чистые доски сечением 33 250мм.

    Клееный пакет из 7 досок общей высотой 7 33=231мм. После склейки пакета его еще раз фрезеруют по боковым поверхностям, таким образом сечение клееного пакета составляет 235 231мм.

    Определение нагрузок на колонну.

    Определим действующие на колонну расчетные  вертикальные и горизонтальные нагрузки.

   Таблица 5.

   Нагрузки  на 1м² плана здания