Одноэтажные промышленные здания

Проверку стенки на действие главных растягивающих напряжений при действии распределенной нагрузки осуществляют в зоне первого от опоры стыка фанерных стенок.

Расстояние от левой опоры до первого стыка фанерной стенки Х=490мм

Внутренние усилия в выбранном  сечении балки:

-суммарная толщина фанерных стенок

-высота стенки в выбранном  сечении,  =1,05+0,1×0,79=1,13мм

расчетное сопротивление фанеры растяжению под < к волокнам наружних слоев, определяемый по графику рис.17 СНИП II-25-80.

-момент инерции и статический  момент инерции на уровне внутренней  грани кромки растянутого пояса, приведенные к фанере.

Высота сечения балки: мм.

Высота сечения между  осями поясов: мм.

Высота между внутренними  кромками поясов: мм.

 

Приведенный к фанере статический момент поперечного сечения на высоте  внутренней кромки поясов.

.

+

по приложению 5 СНиП II-25-80

Для семислойной  фанеры

 

.

Оставляем ребра в таком расположении, дополнительного укрепления приопорной зоны не требуется.

 

4.Проверка местной  устойчивости фанерной стенки

Проверка выполняется  для сечений в середине опорной  панели балки при условии  ,где -высота стенки между внутренними гранями полок -толщина фанерной стенки,     Делаем проверку.

Определяем предварительно:

-Длина опорной панели  – расстояние между ребрами  жесткости в свету,

   a =490-75=415мм;

- Расстояние от центра сечения до оси опоры: Х1=415/2=208мм;

Высота балки в расчетном  сечении: h=1,05+0,208×0,1=1,07м; =1,07-0,6=0,47м;                           

Устойчивость фанерной стенки будет обеспечена.

5.Проверка фанерных стенок в опорном сечении на срез в уровне нейтральной оси.

кН – максимальная поперечная сила;

S_np , I_np – статический момент и момент инерции опорного сечения, приведенный к фанере; мм-высота сечения балки  в опорном сечении, Высота сечения между осями поясов: мм. Высота между внутренними кромками поясов: мм.

R_фср=6 МПа – расчетное сопротивление фанеры срезу перпендикулярно плоскости листа.

      I_пр.ф.=I_ф+I_д×Е_д/Е_ф=

S_пр=S_ф+S_д×Е_д/Е_ф=

6.Проверка  фанерных стенок в опорном  сечении на скалывание по вертикальным  швам между поясами и стенкой.

-расчетное сопротивление фанеры  скалыванию в плоскости листа,

=0,8МПа (для семислойной фанеры);

- суммарная длина вертикальных  швов между стенкой и поясами

=300*2=600мм

 

 

7.Проверка прогиба от действия  нормативной нагрузки.

Прогиб балки определяем с учетом коэффициента, учитывающего влияние  переменности высоты сечения, и коэффициента, учитывающего влияние деформаций сдвига от поперечной силы. При этом вычисляем  момент инерции в середине пролета, приведенный к древесине, и учитываем модуль упругости древесины.

 

I_np=I_д+I_ф×Е_ф/Е_д=          

Значение коэффициентов по СНиП II-25-80:

к=0,15 + 0,85b=0,15+0,85×0,706=0,75;

с=15,4 +3,8b=15,4+3,8×0,706=18,08; где b=

Прогиб балки по формуле:

,

                       

где f_о – прогиб балки постоянного сечения высотой h без учета деформаций сдвига;

h – наибольшая высота сечения;

l – пролет балки;

k – коэффициент, учитывающий влияние переменности высоты сечения;

с – коэффициент, учитывающий влияние деформаций сдвига от поперечной силы.

 

 

3. КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ КОЛОННЫ.

 

1.Компоновка сечения колонны

Колонну проектируем клеенную, прямоугольного сечения, армированную металлом.

Высота до низа несущих  конструкций 8,5 м, шаг колонн – 3м.

Предварительный подбор сечения колонны:

Задаемся гибкостью  колонны l=100. Предварительные размеры сечения колонны принимаем

h_к=H/13=850/13=65,38; b_к=Н/29=850/29=29,31см.

Из-за отсутствия такой ширины принимаем  доски шириной 150 мм с предварительной склейкой их по кромке в щит.

Фактическая ширина с  учетом припусков на усушку и механическую обработку составит  b_к=2*(100-15)=27 мм.

Для изготовления колонн используем сосновые доски второго  сорта толщиной 40 мм. После двухстороннего фрезерования (острожки) толщина досок  составит t_ф=40-2×3,5=33 мм.

С учетом принятой толщины досок  высота сечения колонн будет:

h_к=33×20=660 мм; b_к=270 мм.

        Площадь поперечного сечения колонны

А=b_кh_к =66·27 =1812см²

        Армирование колонны: Армирование колонны не должно превышать 1-3%. Принимаем армирование колонны 1% : 1812*0,01=18,15/4=4,53. Принимаем 4 стержня по ГОСТ 5781-82* класса А II Ø 25 =4,91 см²  А_арм 4*4,91=19,63 см².

Коэффициент армирования :

что входит в 1-3% армирования.

 Принимаем 4 стержня Ø 25мм.

 

2.Сбор нагрузок

Собственный вес колонны Р_с.к.= 500·0.1815·8.5 =7,71кН.

 Вертикальные нагрузки, действующие на поперечную раму, сведены в табл.3.

                                 Табл.3

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке	Расчетная нагрузка кН/м2
1.Постоянная - вес кровли - вес рёбер - вес обшивок - вес утеплителя - вес балки - вес колонны 2.Временная - снеговая	0,15 0,078 0,133 0,167 0,033 7,71(кН)   2,24	1,3 1,1 1,1 1,2 1,1 1,1	0,195 0,086 0,146 0,2 0,035 8,48 (кН)   3,2

 

Район строительства – Пермь

Нормативное значение ветрового  давления (второй ветровой район) – W_о=0.38 кПа

Тип местности – “В”

Расчётная линейная ветровая нагрузка

с наветренной  стороны

q_в =W_ocbγfk =0.38∙0.8∙3·1.4·к=1,28к кН/м

с заветренной  стороны                                            

q'_в =W_oc'bγfk =0.38∙0.6∙3·1.4·к=0,96к кН/м

 

где Wo= нормативное значение ветрового давления, принимаемого

              по СНиП 2.01.07-85 в зависимости от  района строительства

      с –  аэродинамический коэффициент, принимаемый  в соответствии со 

            СНиП 

            с= 0.8 –с наветренной стороны

            с'=0.6 – с заветренной стороны  (при Н/L=8.5/21=0.4<0.5; В/L=60/21=2.9>2)

      b=3 м – шаг колонн

      γf=1.4 – коэффициент надёжности по ветровой нагрузке

      k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте

            Табл. 6, стр 10 СНиП 2.01.07-85 → для типа местности “С”

            k=0.5 – ≤5м

            k=0.65 – для 10 м

Для 5м: g=1,28*0,5=0,64

        10м: g=1,28*0,65=0,832

         8,5м: g=0,77

8,5g_пр =0,64*8,5+1/2*3,5*0,132=5,671,    g_пр =0,667, g_пр=0,667·0,6/0,8=0,5

 

Расчётное значение сосредоточенной  ветровой нагрузки

 с наветренной стороны

F_в=q_прh_оп=0.667∙1.5=1,001 кН

 

Расчётное значение сосредоточенной  ветровой нагрузки

 с заветренной стороны

F'_в=q'_прh_оп= F_в *с\с`=1,001·0,6/0,8=0,751 кН

 

  3.Определение расчётных усилий

Рама один раз статически неопределимая система

 

Продольные усилия в  ригеле для каждого вида загружения

 

 – от ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля

Х₁=0.5(Fв-F'в)=0.5(1,001-0,751)=0.125 кН

 

– от ветровой нагрузки на стены

 кН

 

Изгибающие моменты  в заделке стоек (без учёта коэффициента сочетаний):

 

   М_л=q_вН²/2+F_вН-(Х₁+Х₂)Н=0.667·8.5²/2+1,001·8.5-(0.125+0.266)8.5=29,3 кНм,

   М_пр=q'_вН²/2+F'_вН+(Х₁+Х₂)Н=0.5·8.5²/2+0.751·8.5+(0.125+0.266)8.5=21.1 кНм

 

Продольные силы в заделке стоек

 

N_л=N_пр=(q_с.п.+q_с.б.+q_с)0.5Lb+р_с.к =(0,195+0,086+0,146+0,2+0,035+3,2)*0,5*21*3+8,48=130,13кН

 

Расчётные усилия для расчёта колонны:

 

М=29,3 кНм

N=130,13кН

 

 

4.Расчёт колонны на прочность в плоскости рамы

Расчётная длина колонны  в плоскости рамы

l_о=2.2Н=2.2·8.5=18.7 м

где Н=8.5 м – высота колонны

 

Приведенная площадь  сечения колонны

 

Площадь поперечного  сечения колонны А=1815 см² = . Площадь арматуры 1,1% площади сечения колонны: А_s=19,63см².

Приведенная площадь сечения:

     Расчет  армированных колонн производят  с учетом совместной клееной  древесины и стальной арматуры  методом приведенных к древесине   сечений учитывающим модули упругости  древесины и стали. Ослабление  пазами под арматуру не учитывается, поскольку они заполнены арматурой и клеем. При расчете учитываем то, что армирование колонны симметричное. Отношение модуля упругости арматуры и дерева : , где , модуль упругости древесины

 

 

Приведенный момент инерции сечения :

Момент инерции:

Приведенный момент инерции:

,

где h₀ =660-2*(33+15)=564мм , 15=30/2, 30-диаметр пазов для арматуры, d=25+5.

Приведенный момент сопротивления сечения:

Гибкость колонны в плоскости  рамы:

l_х=l₀/i_x= 1870/21= 88,97> 70                     (88,7<120)

следовательно, коэффициент  продольного изгиба определяем по формуле:

j_х=3000/l_х²=3000/88,79²=0,378

Для сосновой древесины второго  сорта и при принятых размерах поперечного сечения по табл.3[1] находим расчетное сопротивление сжатию R_с=15 МПа. По п.3.2[1] находим коэффициенты условий работы:

m_н=1,2;    m_б=0,98; m_б=0,95;     .

Окончательное значение расчетного сопротивления  составит:

R_с= R_с× m_н× m_б =15×1,2×0,95×0,98=16,8 МПа.

 

Найдем значение коэффициента x:

Найдем значения изгибающего момента  от действия поперечных и продольных нагрузок:

М_Д=М/x=29,3/0, 907=32,28кН×м.

Найдем нормальные напряжения и  сравним их с расчетным сопротивлением:

 
1,44 МПа<16,8 МПа

т.е. прочность обеспечена с большим запасом, оставляем ранее принятые размеры, т к оно подбиралось с учетом предельной гибкости.

 

5.Расчет колонны на устойчивость плоской формы деформирования (в плоскости рамы)

 

Принимаем раскрепление растянутой зоны из плоскости деформирования, то расчетная длина колонны из плоскости рамы:

l₀=H/2=8,5/2=4,25 м.

Гибкость колонны из плоскости рамы:

l_х=l₀/i_x= 425/8,95=47,9 > 120, 62,5<70, тогда

следовательно, коэффициент  продольного изгиба определяем по формуле:

j_у=1-0,8*(l/10)²=1-0,8*(47,9/100)²=0,816

 

Для нахождения коэффициента j_м предварительно найдем значение коэффициента К_ф по табл. прил.4 СНиП II-25-80.

К_ф=1,75-0,75×d=1,75-0,75×0,5=1,375

j_м=140×b²/(l_p×h)×К_ф =140×27,5²/(850*66)*1,375=2,59

Проверим устойчивость: 

т.е. устойчивость в плоскости  рамы обеспечена.

 

 

 

 

6. Расчет колонны на устойчивость из плоскости рамы.

 

Коэффициент продольного изгиба из плоскости рамы определили в предыдущей проверке. Поэтому сразу делаем проверку:

устойчивость колонны из плоскости  рамы обеспечена.

 

7. Расчет узла защемления колонны в фундаменте

Принимаем вариант местного крепления колонны колонны с  помощью анкерных полос и клееных  накладок. 

Определим расчетное  усилие, возникающие в полосе :

и М=29,3кНм

В соответствии с [1] определим  значения коэффициентов:

, т.к. эпюра изгибающих моментов  треугольная.

М_Д=М/к_нx=29,3/1,003·0,986=29,63кН×м.

Значение относительного эксцентриситета:

- сечение сжато не по всей  площади.

Высота сжатой зоны сечения:

Возникающее растягивающее  усилие:

1. Приняв ширину анкерной полосы равной ширине колонны, определим требуемую толщину из условия работы на растяжение. Принимаем сталь ВСт3кп2-1 , при толщине проката листа 4-10мм R=215МПа

.

Конструктивно принимаем  δ_а=6 мм.

2. Усилие в наклонных тяжах

Требуемая площадь наклонных  тяжей находиться из условия работы на растяжения , принимаем сталь ВСт3кп2-1 ,при диаметре 12-80- R=245МПа :

Принимаем тяжи диаметром d=14 мм А_s=1,539см².