Стойка клееная однопролетной рамы - Конструкции из дерева и пластмасс

Запроектировать жестко соединенную с фундаментом дощатоклееную стойку производственного здания.

Пролет здания l=12 м, высота колонн Н=4.5 м. Несущие конструкции покрытия двускатные балки. Шаг несущей конструкции В=6 м. Ограждающие конструкции покрытия и стеновые панели 6м. Устойчивость конструкций обеспечивается постановкой скатных и вертикальных связей в покрытии и вертикальных продольных связей между стойками.

Статический расчет

Постоянные расчетные нагрузки:

От веса покрытия qП = 0,446 кПа

От веса балки qБ = 0,059 кПа

От веса стенового ограждения qСт = 0,446 кПа

Временные нагрузки:

Снеговая нормативная Sн = 0,7 кПа

Снеговая расчетная Sр = 1,12 кПа

Нормативная ветровая нагрузка определяется по формуле

Где - w0=0.38 кПа - нормативное значение давления для III ветрового района,

K - коэффициент, учитывающий изменения ветрового давления по высоте, k = 0,75 до высоты h=5м.

СЕ - аэродинамический коэффициент: сЕ1 = +0,8; сЕ3 = -0,4 согласно СНиП 2.01.07-85.

Нормативная ветровая нагрузка:

Давление wM15 = кПа

Отсос wM25 = кПа

Расчетная ветровая нагрузка:

Вследствие незначительного изменения ветровой нагрузки по высоте принимаем ее постоянной по всей высоте.

Расчетная ветровая нагрузка на раму от покрытия(от участка стены выше верха стоек h0= 0,5м.) принимается в виде сосредоточенного горизонтального усилия, приложенного к верху стоек.

Постоянное расчетное давление на стойку от вышележащих конструкций

Собственный вес стойки определим, задавшись предварительными размерами ее сечения; высота сечения hK = (1/15)6 = 0,4м, Принимаем сечение стойки из 12 слоев досок толщиной 33 мм, тогда hK = 33*12 = 396мм. Ширину сечения колонны принимаем равной bK = 185мм(после фрезеровки боковых поверхностей колонны, склеенной из досок шириной 200мм). Собственный вес стойки:

Где - 1,1; = 5 кН/м3 - плотность древесины сосны.

Расчетная нагрузка от стенового ограждения, распределенная по вертикали с учетом элементов крепления(15% от веса стенового ограждения)

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены на стойку принимаем равным полусумме высот сечений стойки и стены:

Расчетная нагрузка от веса снега на покрытии

Определяем усилия в стойках рамы, приняв следующее сочетание нагрузок: постоянная, снеговая, ветровая. Рама является один раз статически неопределимой системой, за неизвестное усилие принимается продольное усилие Х в ригеле:

Внутренние усилия в сечениях стойки от верха (х=0,0м) до заделки на опоре(х=Н) определим по формулам:

Изгибающие моменты в левой и правой стойках

Поперечные силы:

Нормальные силы:

Где = 0,9 коэффициент сочетаний, вводимых для кратковременных нагрузок при одновременном учете двух кратковременных нагрузок - снеговой и ветровой.

Табл. Внутренние усилия в стойках рамы.

Х, м

МхЛев,кНм

МхПр,кНм

QхЛев,кН

QхПр,кН

Nx, кН

0

0,01

-0,01

-0,06

1,36

41,96

1

0,82

1,78

1,72

2,18

42,92

2

3,36

4,43

3,49

3,00

43,88

3

7,62

7,95

5,26

3,82

44,84

4

13,62

12,33

7,03

4,64

45,8

5

21,34

17,57

8,80

5,47

46,76

Конструктивный расчет

В плоскости рамы стойка работает как защемленная на опоре вертикальная консоль в условиях сжатия с изгибом. Из плоскости рамы стойка представляет собой стержень с неподвижными шарнирами на концах.

Сечение стойки имеет размеры 185 х 396мм, тогда:

В плоскости рамы расчет стойки производят, как сжато - изгибаемого элемента. Определяем гибкость стойки, в плоскости изгиба считая, что здании отсутствуют жесткие торцевые стены.

Где =2,2*Н

По формуле (30) СНиП II-25-80

Где Rc=15 МПа для древесины(умножаем на коэффициент условий работы mН = 1,2 по табл.6 СНиП II-25-80) 2 - го сорта, .

Расчет стойки на прочность производим по формуле

Где

Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально сжатый элемент. Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости.

Следовательно, достаточно раскрепить стойку по ее верху, тогда:

Проверку устойчивости плоской формы деформирования производим по формуле

Где =0,42

KФ - коэффициент, зависящий от формы эпюры моментов.

Следовательно, устойчивость стойки обеспечена.

Расчет узла основания колонны.

1. Определяем требуемый момент сопротивления швеллеров по формуле:

Где R-расчетное сопротивление стали

По ГОСТ 8240-72 выбираем швеллера с с таким расчетом, чтобы выполнялось условие

Такими швеллерами будут №18.

2. Назначаем расстояние между осями тяжей h0 из условия, чтобы h0 было не менее 0.1H и не менее 2h c округлением кратным 50 мм в большую сторону. Принимаем h0=0,8 м.

Производим проверку сечения стойки на скалывание при изгибе по формуле

Где - расчетная поперечная сила, определяемая из выражения:

=,

В котором - поперечная сила в стойке на уровне верхних тяжей. При х=4,5-0,8=3,7м =6,5 кН.

=

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

4. Определяем 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.

По FНт находим диаметр тяжей dБр=12 мм.

4. Определяем ширину планок из условия.

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

Принимаем ширину планок равной 0,06 м.

5. Определяем толщину планок д из расчета их на изгиб как однопролетные свободно опертые балки загруженные равномерно распределенной нагрузкой q с расчетным пролетом lпл 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 д=25мм.

В случае, если толщина планки окажется большой (30-40 мм), то вместо листовых планок следует принимать планки из прокатного уголка.

Похожие статьи




Стойка клееная однопролетной рамы - Конструкции из дерева и пластмасс

Предыдущая | Следующая