Предварительный подбор сечения колонн. Предельная гибкость для колонн равна 120. При подборе размеров сечения колонн целесообразно задаваться гибкостью 100. Тогда при l = 100 и распорках, располагаемых по верху колонн:
Принимаем, что для изготовления колонн используются доски шириной 225 и толщиной 40 мм. После фрезерования (острожки) толщина досок составит 40 – 7 = 33 мм. Ширина колонны после острожки заготовочных блоков по пласти будет bк = 225-15=210 мм. С учетом принятой толщины досок после острожки высота сечения колонн будет hк = 14 × 33 = 462 мм.
Определение нагрузок на колонну. Расчетная схема рамы приведена на рис. 8. Определим действующие на колонну расчетные вертикальные и горизонтальные нагрузки.
Рис. 8. Схематический разрез здания
Предварительно определим:
- расчетный пролет конструкций покрытия:
- полная ширина здания:
где lсв – пролет здания в свету;
tст – толщина стены;
ак – вылет карниза;
Нагрузки на колонну:
- от ограждающих конструкций покрытия:
- от веса ригеля (в данном случае фермы покрытия):
- от снега:
- собственный вес колонны:
- от стеновых панелей:
Определим горизонтальные нагрузки, действующие на раму. Нормативная ветровая нагрузка определяется по формуле [2]:
,
где w0 = 0,52 кН/м2 для г. Мелитополь
где Сalt = 1 коэффициент географической высоты;
Срел = 1 коэффициент рельефа;
Сdir = 1 коэффициент направления;
Сd = 1 коэффициент динамичности;
Сaer = аэродинамичный коэффициент зависящий от конфигурации здания (прил. И схема 2 [2])
Сh = коэффициент высоты сооружения, для IV типа местности
при Z≤S м, Сh = 0,2,
при Z = 10Сh = 0,4,
при Z = 20 м, Сh = 0,65
Для здания размером в плане 18 × 54 в соответствии с прил. И схема 2 [2]:
, при и , следовательно ,
, при уклоне кровли .
Коэффициент надежности по ветровой нагрузке пи Т = 50 лет.
Рис. 9. Изменение коэффициента k по высоте
а – по ДБН В.1.2:2006; б – принятое в расчете колонны
Тогда, расчетные линейные значения ветровой нагрузки, действующие на раму с учетом шага рам В = 6 м
Расчетное значение ветровой сосредоточенной нагрузки на раму в уровне при и :
Определение усилий в колоннах.Поперечную раму однопролетного здания, состоящую из двух колонн, жестко защемленных в фундаментах и шарнирно соединенных с ригелем в виде фермы, рассчитывают на вертикальные и горизонтальные нагрузки (рис. 10).
Рама является однажды статически неопределимой системой. При бесконечно большой жесткости ригеля (условное допущение) за лишнее неизвестное принятое усилие в ригеле, которое определяется по известным правилам строительной механики.
Рис. 10. Расчетная схема рамы
Определение изгибающих моментов (без учета коэффициента сочетаний).
От ветровой нагрузки:
- усилие в ригеле:
- изгибающий момент в уровне верха фундамента:
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: