Расчет клеедощатой колонны, Нагрузки на колонну - Одноэтажное деревянное здание
Нагрузки на колонну
Нагрузка от покрытия и снега на колонну передается в виде опорных реакций.
От покрытия:
N = Rа=(g+gсв)-B-l/2 = (0,628+0,207)-6-33/2 = 82,665 кН.
От снеговой нагрузки:
- -распределенной по параболе 1,92 kH/м2 -по треугольнику 3,01 kH/м2
N= 3,01-6-33/2 = 297,99 кН;
От собственного веса:
Предварительно зададимся сечением колонны bxh=160x350 мм.
Nс. в.=b-h-с-гf-H =0,16-0,35-5-1,1-5,7=1,75 кН
От ветра:
Согласно пунктам 6.2 и 6.3 СНиП 2.01.07-85 ветровую нагрузку следует определять как сумму средней и пульсационной составляющих (для нашего случая при H= 5,7м и пульсационную составляющую не учитываем). Ветровой напор на кровельный шатер не учитываем, т. к. он улучшает работу элементов покрытия.
При расчете одноэтажных производственных зданий высотой до 36 м учитывают лишь статическую составляющую. Характер распределения статической составляющей ветровой нагрузки в зависимости от высоты над поверхностью земли определяют по формуле:
Wm =w0-k-c-гn-гf-В,
Где w0 Ї нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от района строительства. Город Минск расположен 1-ом ветровом районе, w0 = 0,23 кПа;
K Ї коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты здания; k = 0,65 для H ? 10м
C Ї аэродинамический коэффициент; для наветренной стороны c = 0,8 , для подветренной стороны c2 = - 0,6.
Гn = 0,95 Ї коэффициент надежности по назначению;
Гf = 1,4 Ї коэффициент надежности по ветровой нагрузке;
В = 6е м Ї шаг стропильных конструкций.
Распределенная нагрузка на 1м. п. колонны:
Z = 0...5
= w0kc1Bfn = 0,23-0,65-0,8-6-1,4-0,95 = 0,954 кН/м;
= w0kc1Bfn = 0,23-0,65-0,6-6-1,4-0,95 = 0,716 кН/м;
Сосредоточенная нагрузка, прикладываемая на уровне нижнего пояса ригеля:
W = w0kсрcBHfn,
Т. к. ферма многоугольная брусчатая, то для наветренной стороны здания и подветренной стороны здания принимаем W = 0.
Поперечная рама здания, состоящая из двух колонн, упруго защемленных в фундаментах и шарнирно связанных с ригелем, представляет собой однажды статически неопределимую систему. Т. к. сопряжение стропильной конструкции с колоннами шарнирное, то при расчете на ветровую нагрузку ригель сооружения для упрощения расчета примем в виде жесткого стержня. Тогда продольное усилие в ригеле такой рамы от равномерно распределенной ветровой нагрузки определится из выражения:
X = 3-H-(q-q)/16 = 3-5,7- (0,954 - 0,716)/16 = 0,254кН.
Максимальный изгибающий момент в упругом защемлении колонны от действия ветровой нагрузки на поперечную раму здания.
M =q-H2/2 - X-H = 0,954-5,72/2 - 0,254-5,7 = 14,05кНм;
M =q-H2/2 + X-H = 0,716-5,72/2 + 0,254-5,7 = 13,08 кНм.
Так, расчетные сочетания будут следующие:
Сочетание 1 (постоянная + одна временная)
N =82,665+1,75 -0,5+297,99 = 369,452 кН, M = 0
Сочетание 2 (постоянная + две и более временных)
N =82,665+1,75 -0,5+0,9-297,99 = 340,86 кН,
M = 14,05-0,9 = 12,645 кНм
Анкерное сочетание
N = (82,665+ 1,75)-0,9/1,1 = 69,07 кН
M = 14,05 кНм
В качестве расчетного для колонны принимаем 2-е сочетание:
N = 340,86 кН, M = 12,645 кНм
Конструктивный расчет колонны
В зависимости от вида загружения колонны рассчитывают на центральное сжатие или на сжатие с изгибом. Подбор сечения колонн чаще всего производят методом последовательного приближения.
Расчетная схема колонны
- - в плоскости действия момента стержень жестко защемленный внизу и имеет свободный конец вверху (расчетная длина l0,y = H = 2,25,7= 12,54 м); - из плоскости действия момента - стержень с двумя шарнирными концами (l0,x = H = =15,7 = 5,7м). Колонна представляет собой составной дощато-клееный стержень постоянного сечения. Материал колонны - сосна 2-го сорта.
Гибкость колонны в плоскости действия момента:
Лy = l0,y/i = l0,y/ (0,289-h),
Откуда наименьшая высота сечения прямоугольной колонны из условия ее предельной гибкости у = [] = 120:
H?l0,y / (0,289-y)= 12,54/(0,289-120) = 0,362м.
Гибкость колонны из плоскости действия момента:
X = l0,x /i= l0,x /0,289-b,
Откуда наименьшая ширина сечения прямоугольной колонны из условия ее предельной гибкости х = [] = 120:
B =l0,x /0,289-x = 5,7/0,289-120 = 0,164м.
Принимаем по сортаменту b = 180мм и h = 462 мм (14 досок по 33мм после острожки).
Сечение колонны
Продольная сила в опорном сечении колонны от собственного веса равна:
,
Гдеg --объемный вес древесины, g = 5 кН/м3.
Проверяем устойчивость колонны из плоскости действия момента как центрально-сжатого шарнирно закрепленного стержня.
Гибкость стойки:
Расчетная площадь сечения колонны:
.
Устойчивость центрально нагруженного шарнирно опертого элемента проверяем по формуле:
Где Nd - сжимающая, центрально-приложенная нагрузка на колонну от собственного веса древесины колонны, веса конструкций покрытия и снеговой нагрузки:
N = 82,665+2,477+0,9-285,912 = 342,46 кН;
Kc - коэффициент продольного изгиба:
Fc. o.d - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон, принимаемый по табл. 6.4 [2];
Kmod - коэффициент условий работы для учета продолжительности действия нагрузок и условий эксплуатации, принимаемый по табл.6.3 [2];
Kд - коэффициент для клееных элементов в зависимости от толщины слоев, принимаемый по табл. 6.9 [2]; при д=33 мм, kд =1;
Kh - коэффициент, учитывающий высоту сечения элемента более 50 см; для высоты менее 50 см по данным табл. 6.8 [1] kh=1,0;
.
Устойчивость колонны из плоскости действия момента обеспечена.
Проверяем прочность колонны в плоскости действия момента как сжато-изгибаемого элемента:
Где Md -- изгибающий момент от действия поперечной нагрузки;
Wd-- расчетный момент сопротивления поперечного сечения по 7.4.1[1];
Ainf-- площадь расчетного сечения нетто;
Km, c - коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента, определяемый по формуле :
Вводим поправочный коэффициент:
(7.23)
Где an - коэффициент, учитывающий очертание эпюры изгибающих моментов, определяется по таблице 7.6[2]
При расчете умножаем km, c на добавочный коэффициент.
Fc. o.d - расчетное сопротивление древесины сжатию вдоль волокон, принимаемый по табл.6.4 [2];
Kmod - коэффициент условий работы для учета продолжительности действия нагрузок и условий эксплуатации, принимаемый по табл.6.3 [2];
Kд - коэффициент для клееных элементов в зависимости от толщины слоев, принимаемый по табл. 6.9 [2]; при д=33 мм, kд =1;
Kh - коэффициент, учитывающий высоту сечения элемента более 50 см; для высоты менее 50 см по данным табл. 6.8 [2] kh=1,0;
Проверим устойчивость плоской формы деформирования сжато-изгибаемой из плоскости при сжатии силой N=342,46 kH:
Где Asup-- площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента на участке lm;
N = 2-- для элементов без закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования на участке lm;
Kinst-- коэффициент, определяемый по формуле
Где lm-- расстояние между точками закрепления сжатой кромки от смещения из плоскости изгиба;
Kf-- коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке lm, определяемый по таблице 7.4[2], kf =2,32
.
Принятые размеры поперечного сечения колонны удовлетворяют заданным нагрузкам по прочности и устойчивости.
Расчет опирания колонны
Опирание колонны
Продольная сила N и изгибающий момент M, возникающие в узле, воспринимаются опорными столиками посредством соединенных с колонной болтов, при этом болты работают на изгиб, колонна под ними - на смятие, а вертикальные пластины столиков - на смятие под болтами и на растяжение. Возникающие в вертикальных пластинах продольные усилия передаются на горизонтальные полки столиков, работающие на изгиб, и далее на фундамент через фундаментные болты, в которых возникают усилия растяжения. В торце колонны возникают напряжения смятия.
Расчет производим по двум сочетаниям
N =Ng+0,9Ns = 82,665+2,477+0,9-285,912 = 342,463 кН;
M =0,9-14,05=12,65 кНм.
Ng = 82,665+2,477= 85,142 кН;
М = 14,05кНм
Принимаем h0 = 0,4h = 0,4-0,462 = 0,1848 м.
Fторца = b-2h0 = 0,18-2-0,1848 = 0,0665м2;
Определим у1 и у2
1.
;
;
2.
;
;
Дальнейший расчет производим по второму сочетанию нагрузок.
; .
Определим величину сжатой зоны колонны :
; .
В предположении прикрепления вертикальной пластины столика к колонне одним рядом болтов нормальной точности по ширине пластины от продольной оси столика до боковой грани колонны должно быть не менее, где - минимальное расстояние поперек волокон древесины от крайнего болта до боковой грани колонны. С учетом этого:
.
Усилие сжатия в колонне.
.
Усилие растяжения в колонне.
.
Проверяем торец колонны на смятие.
,
Где ;
.
Определение количества болтов, прикрепляющих стальные вертикальные пластины к колонне.
,
Где ;
- количество площадок среза одного болта.
;
;
.
.
Принимаем 2 болта, расположенные в один ряд.
Из условия расстановки болтов ширина вертикальной пластины равна:
,
Где - расстояние от центра отверстия под болт до края пластины поперек усилия.
.
Принимаем.
Ширина пластины не должна превышать величину площадки смятия. Вертикальная пластина опорного столика воспринимает растягивающую силу. Принимаем толщину вертикальной пластины.
.
.
Принимаем фундаментные болты марки ВСт3кп2 с площадью поперечного сечения. Расчетное сопротивление фундаментных болтов на растяжение.
.
Похожие статьи
-
Расчет элементов фермы - Одноэтажное промышленное здание с каркасом из деревянных конструкций
Верхний пояс фермы воспринимает постоянную и временную снеговую нагрузку. Максимальный изгибающий момент будет возникать в стержне 1. М0=...
-
Анализируя результаты расчета всех опасных сечений колонны, целесообразно в надкрановой части принять симметричную продольную арматуру по 2Ш18А 400...
-
Расчет ступенчатой колонны, Проектирование верхней части колонны - Одноэтажное промышленное здание
Расчетные длины верхней и нижней частей колонны: Где L1 = HН = 13,63 м - длина нижнего участка колонны; L2 = HB = 7,17 м - длина верхнего участка...
-
Выполним расчет фахверковой дощатоклеенной колонны. Высота колонны. На колонну действует распределенный горизонтальный ветровой напор и...
-
Предварительный подбор сечения колонны Наименьшая ширина сечения колонны из условия предельной гибкости : Принимаем по сортаменту. По высоте сечения...
-
Расчет узловых соединений - Одноэтажное промышленное здание с каркасом из деревянных конструкций
Опорный узел . Расчетные усилия в узловых элементах: N1 = 178,2 кН, N8 = 169 кН, R1 = 81,7 кН, - опорная реакция от расчетной нагрузки. Верхний пояс...
-
Этот расчет выполнять не следует, т. к. в п. 5.5 принято этажное сопряжение (если hопт, следует принять этажное сопряжение. У нас >hопт=118 см.) Расчет...
-
Расчет колонны - Проектирование рабочей площадки производственного здания
Сечение сплошной колонны обычно принимают в виде широкополочного двутавра. Сквозную колонну конструируют из двух швеллеров прокатного профиля, связанных...
-
Рассчитывается средняя колонна подвального этажа высотой H Fl = 2,7 М . Грузовая площадь колонны Продольная сила N , действующая на колонну, определяется...
-
Определение усилий в колоннах, Расчет колонны - Производственное здание
Поперечная рама однопролетного здания, состоящая из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных с ригелем, является однажды...
-
Определение внутренних усилий колонны от расчетных нагрузок Расчет проводим в программном комплексе "RADUGA-BETA". Расчетная схема аналогична схеме...
-
Расчет стоек производится на совместное действие вертикальных и горизонтальных нагрузок (см. рисунок). Предварительный подбор сечения колонны Задаются...
-
Компоновку поперечной рамы производим в соответствии с требованиями типизации конструктивных схем одноэтажных промышленных зданий. Находим высоту...
-
Колонны прямоугольного сечения А) Надкрановая часть крайней колонны (сечение I-I) Колонна из тяжелого бетона В15 (Rв = 8.5 МПа, Rвt = 0.9 МПа, Ев = 23000...
-
Снеговая нагрузка, Крановые нагрузки, Ветровые нагрузки - Одноэтажное промышленное здание
Расчетная линейная нагрузка на ригель рамы определяется: , - коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие (прил.3...
-
Запроектировать жестко соединенную с фундаментом дощатоклееную стойку производственного здания. Пролет здания l=12 м, высота колонн Н=3.5 м. Несущие...
-
Определение расчетных узловых нагрузок, Расчет верхнего пояса - Производственное здание
Определение усилий в стернях фермы от расчетных узловых нагрузок определяем с помощью программного комплекса Lira 9.6. Принимаем 2 вида загружения:...
-
Ширина нижней части колонны превышает 1м, поэтому проектируем базу раздельного типа. Расчетные комбинации усилий в нижнем сечении колонны (сечение 4-4):...
-
Проверка прочности настила: Где расчетное напряжение изгиба расчетный момент сопротивления поперечного сечения элемента; Где количество досок,...
-
Конструктивная схема рамы Ферма с параллельными поясами пролетом 24 м и высотой 2250мм Без светоаэрационного фонаря. Расчетная схема рамы Конструктивную...
-
Сосредоточенный момент из-за смещения осей участков колонн Основная схема метода перемещений: Каноническое уравнение для левого узла: Узлам ненагруженной...
-
Расчет двойного перекрестного настила Деревянная основа под трехслойную рулонную кровлю состоит из двух слоев. В качестве нижнего (рабочего) настила...
-
Расчет главной балки - Проектирование рабочей площадки производственного здания
Расчет главной балки выполняют как свободно опертой, несущей сосредоточенную нагрузку. При наличии на балке пяти и более сосредоточенных грузов расчет ее...
-
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОЛОННЫ - Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий
Класс бетона для сборных конструкций...........................В 30 Класс арматуры сборных ненапрягаемых конструкций.........А 400 Проектируемая колонна...
-
Расчет колонны - Здания и сооружения
Колонна-это вертикальный стержень работающий на сжатие с продольным изгибом и передающий давление на фундамент. Состоит стальная колонна из трех частей:...
-
Сбор нагрузок и статический расчет Для расчета принимается центральная колонна, как максимально нагруженная. Нагрузка, действующая на колонну,...
-
Оси Максимальная поперечная сила (на первой промежуточной опоре справа) Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с продольной...
-
Проектирование нижней части колонны - Одноэтажное промышленное здание
Сечение нижней части колонны сквозное, состоящее из двух ветвей, соединенных решеткой. Высота сечения. Подкрановую ветвь колонны принимаем из двутавра,...
-
Сбор нагрузок Опоры моста рассчитываются на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок. В курсовом проекте - расчет на прочность элементов опоры...
-
Панель имеет четыре монтажные петли из стали класса S240, расположенные на расстоянии 35см от концов панели. С учетом коэффициента динамичности kD = 1,4...
-
Расчет колонн Для расчета колонны на несущую способность использованы следующие данные: Железобетонная колонна сечением 400Ч300 мм; бетон тяжелый класса...
-
Постоянная нагрузка определяется как сумма собственного веса плиты (gП). строительный бетон арматура перекрытие G=gПл+ gП , кН/м2 Где gПл=гFgH10с; С -...
-
Определяем требуемый момент сопротивления швеллеров по формуле: Где R-расчетное сопротивление стали По ГОСТ 8240-72 выбираем швеллера с с таким расчетом,...
-
Расчет дощатой клееной стойки - Одноэтажное промышленное здание с каркасом из деревянных конструкций
Спроектировать и рассчитать дощатоклееную стойку высотой 3,5 м. Температурно-влажностные условия эксплуатации А2. Задаемся размерами сечения стойки,...
-
Принимаем ширину панели bП = 1480 мм. Толщину фанеры принимаю 9 мм. На склейку идут доски сечением 50 Ч 150 мм. После четырех стороннего фрезерования...
-
Таблица. Комбинация усилий M, N и Q от колонны по оси А Случай расчета Первая Вторая Третья N M Q N M Q N M Q Основание 638,01 -204,56 -27,53 558,01...
-
Определение внутренних усилий. Расчетный пролет плиты: Поперечное конструктивное сечение плиты заменяется эквивалентным двутавровым сечением. Размеры...
-
Исходные данные: - Размеры в плане L1 Ч L2 , м - 20,8 Ч 63 - Сетка колонн l1 Ч l2 , м - 5,2 Ч 7,0 - Временная нагрузка, Н/м2 - 7000 - Количество этажей,...
-
При транспортировании под колонну кладем 2 подкладки на одинаковом расстоянии от торцов. Тогда в сечении колонны под подкладками и в середине пролета...
-
Опорное давление ригеля. Длина опорной площадки: Принимаем. Вылет консоли с учетом зазора 5 см составляет . Расстояние от грани колонны до силы Q : ....
Расчет клеедощатой колонны, Нагрузки на колонну - Одноэтажное деревянное здание