9418
.pdf
20
обвязочного бруса
0,104 м =104 мм.
Принимаем (для всех случаев конструктивного решения поперечника )
сечение обвязочного бруса равным 150х150 мм (по ГОСТ 24454-80). Имеем: Реакция A=114 154 H; Rсм,90 = 3,0 МПа; b=0,18 м. Необходимая из условия прочности на смятие длина площадки смятия
опорной части балки:
Окончательные размеры башмака принимаются после подбора сечения колонны в соответствии с расстоянием между анкерными болтами вдоль опорного бруса.
5.Расчет колонны поперечной рамы здания
5.1.Исходные данные для расчета колонны
Некоторые исходные данные для расчета колонны получены при расчете плиты и двускатной балки покрытия: это вертикальные нагрузки от собственного веса покрытия и снега. Расчетная схема поперечника приведена на рис. 5.1.
Дополнительные данные для расчета колонны:
-Нормативное значение ветрового давления для ветрового района I
согласно табл. 11.1[2] |
=0,23кПа , (см. п. 11.1.4 |
[2]); |
|
-Расчѐтный вес стены с учетом заполнения оконными проемами на 50%
ориентировочно составит 
расчѐтная линейная масса колонны при принятых нами размерах сечения
,
- Материал металлических деталей B Ст3пс 6-1;
21
-материал фундамента - бетон класса B12,5 с расчетной призменной прочностью 
-Арматура класса А III с расчетным сопротивлением согласно [7]
при
- Усредненный коэффициент надежности по нагрузке для постоянной
нагрузки
Рис. 5.1. К расчету колонн поперечной рамы здания: а - расчетная схема рамы; б, в - расчетные схемы колонн в плоскости рамы соответственно при напоре и отсосе ветра; г - монтажная схема и нагрузки на колонну из плоскости рамы; д - расчетная схема колонны из плоскости рамы
22
5.2.Нагрузки на колонну
5.2.1.Горизонтальные нагрузки на колонну.
Только что введенный в действие свод правил СП 20…[2] нормативное значение основной ветровой нагрузки w рекомендует определять как сумму
средней w и пульсационной w |
составляющих |
|
|
. |
(11.1) |
При определении давления |
на колонну каркаса здания |
пульсационную |
составляющую ветровой нагрузки w
допускается не учитывать.
Нормативное значение средней составляющей основной ветровой
нагрузки w 
в зависимости от эквивалентной высоты z 
над поверхностью земли следует определять по формуле
, |
(11.2) |
где w
- нормативное значение ветрового давления (см. 11.1.4);
k(z 
) - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления для
высоты z
(см. 11.1.5 и 11.1.6);
с - аэродинамический коэффициент (см. 11.1.7).
Нормативное значение ветрового давления w
принимается в зависимости от ветрового района по таблице 11.1 [2] или табл.5.1, приведенной ниже
Таблица 5.1
|
Ветровые районы |
Iа |
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
|
(принимаются по карте |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 приложения Е) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w , кПа |
0,17 |
0,23 |
0,30 |
0,38 |
0,48 |
0,60 |
0,73 |
0,85 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ветровые нагрузки на левую колонку при ветре слева: |
|||||||||
Здесь
23
Wo = 230 Па – для Первого ветрового района по табл. 5.1;
Ce – аэродинамический коэффициент по табл. В.2 [2]
, или приложению Б здесь: с наветренной стороны – Ce = 0,8; с подветренной
– Ce = 0,5;
mн = 1.2 – здесь и далее, коэффициент, учитывающий динамическую составляющую ветровой нагрузки;
В – шаг колонн;
k = 0.65 – по табл.11.2 [2] для типа местности В и здания высотой от 5,0 до
10,0 м;
При конструкции ригеля, имеющего треугольное или сегментное очертание,
сосредоточенными ветровыми нагрузками W1 и W2 можно пренебречь ввиду их незначительной величины.
Ветровые нагрузки на правую колонку при ветре слева:
где
Нагрузки от силы Х*) в расчѐтной схеме колонн (см. рис5.1)
Здесь hp=H - 0,2=6 - 0,2=5,8 м – расчетная высота колонны от верха
фундамента от низа несущей конструкции;
Hст = H+hт.б=6,0+0,702=6,702 м – высота стены;
24
*) При определении сил Х необходимо дополнительно учесть распор ригеля Hр, если таковой есть и передается на колонны.
нагрузки от массы стены к колонне.
(-) у силы 
означает, что направление усилия обратно показанному на рис. 5.2.
5.2.2. Вертикальные нагрузки на колонну Постоянные нагрузки:
от веса колонны: 
от веса покрытия: 
от веса стен: 
Временные нагрузки от снега:
5.3.Статический расчет
5.3.1.Расчетные усилия для расчета колонны на прочность.
Самым невыгодным сочетанием нагрузок при проверке колонны на прочность является совместное действие постоянной, ветровой и снеговой нагрузок. В этом случае согласно п. 6.4 [2] временные нагрузки учитываются с коэффициентом сочетания 
Продольная сила в стойках:
25
Рис. 5.2. Варианты анкеровки колонны в фундаменте посредством металлических деталей: а – схема расположения анкеров; б – схема
распределения внутренних усилий в подошве колонны при
26
Изгибающий момент в левой стойке (ветер слева)
Изгибающий момент в правой стойке (ветер слева)
В рассмотренном примере распор в ригеле отсутствует, и Hр=0.
Таким образом, расчетные усилия для расчета колонны на прочность будут:
N1=132 414 H; М1=14 982 Нм.
5.3.2. Расчетные усилия для расчѐта прикрепления колонны к фундаменту.
Невыгодным сочетанием нагрузок при расчѐте анкерного устройства,
крепящего колонну к фундаменту, является совместное действие постоянных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке
γf = 0.9 и ветровой (см. п. 7.3 [2]).
Продольная сила
Здесь, поделив постоянные нагрузки на усреднѐнный коэффициент надежности по нагрузке 
, переходим к нормативным нагрузкам, а умножив на коэффициент надежности
получаем расчѐтные.
Изгибающий момент в заделке левой колонны при ветре слева
27
Изгибающий момент в заделке правой колонны при ветре слева
''
Таким образом, расчетные усилия для расчета анкеров принимаем
равным: N2=47 397 H; М2=16 490 Нм.
5.4. Проверка колонны на прочность Колонна в плоскости рамы представляет собой сжато-изгибаемый элемент и
рассчитывается по формуле 36 п.7.17 [1], однако предварительно должны
быть вычислены некоторые характеристики и коэффициенты:
Производится проверка колонны на прочность
28
7,2×106 Па=7,2 МПа <18 МПа = Rс
Прочность колонн обеспечена.
5.5.Проверка устойчивости плоской формы деформирования
Расчету на устойчивость плоской формы деформирования подвергаются колонна испытывающая напор ветрового давления. Расчет производится по формуле 44 [1].
Предварительно вычисляются следующие характеристики и коэффициенты:
Kф
Производится проверка устойчивости колонны при 
определенном в п. 5.4
Устойчивость плоской формы деформирования колонны обеспечена.
29
6. Расчет крепления колонны к фундаменту Расчет крепления колонны к фундаменту производится в зависимости от
величины эксцентриситета 
где 
Здесь величины 
и 
взяты по п. 5.3.2 как наиболее невыгодные.
Если 
, то сечение всѐ сжато и анкерные крепления в пяте ставятся
конструктивно. При этом считается (см. п. 6.5.2 [6]), что суммарная площадь их сечения должна составлять не менее 1% площади сечения колонны.
Если 
то сечение колонны оказывается сжато не по всей площади и возникающие растягивающие усилие Na должно быть воспринято каким-либо
анкерным устройством. Варианты расположения анкерных креплений и схема распределения внутренних усилий в колонне показаны на рис. 5.2.
В нашем случае имеем:
mн =1,2 – см. п. 5.2.1;
Таким образом,