Колонны брусчатые составные в зданиях с двухшарнирными рамами.Конструкция. Расчет.
Расчет.
Составные колонны могут быть без прокладок или с короткими прокладками той же толщины, что и ветви. Соединение колонн выполняется с помощью стальных болтов или шпилек диаметром 12… 20 мм. В одном ряду по ширине сечения может быть 1…3 болта с соблюдением расстановки как для цилиндрических нагелей. У колонн без прокладок ряды болтов по высоте располагаются равномерно с основным шагом l1 и от крайнего ряда до торцов lт = (0,5…1) · l 1, при этом при назначении l1 и lт необходимо соблюдать условия расстановки как для цилиндрических нагелей. У колонн с короткими прокладками в каждой прокладке по длине располагает-ся по два ряда болтов и крайние прокладки не доходят до торцов. Расстояния между рядами болтов как в пределах прокладок, так и между прокладками при-нимаются с соблюдением расстановки как для цилиндрических нагелей. В оголовке колонн для равномерного распределения продольного усилия в ветвях устраивается подушка из толстых досок толщиной t = 60..75 мм. Длина колонн 
– не более 6,5 м. Предварительно рекомендуется принимать в одном ряду по одному болту, а по высоте колонны: у колонн без прокладок шаг рядов l1 = 30… 40 см; у колонн с короткими прокладками: шаг рядов болтов в пределах длины прокладки – минимальный, расстояние между прокладками равно примерно длине прокладки.
На защемленные в основании колонны в плоскости рамы (при отсутствии грузоподъемного оборудования) действуют нагрузки: вертикальная – постоян-ная от покрытия, собственной массы колонн, стенового ограждения (при навес-ных стенах) и временная снеговая, горизонтальная – временная ветровая от действия на колонны и вертикальную часть ригеля.
|
|
|
Расчетная схема колонн в плоскости рамы и из плоскости представлена на рис. 14.Рис. 14. Расчетная схема колонн рамы: а – в плоскости рамы; б – из плоскости ра-мы
Поперечная рама представляет собой статически неопределимую систему с одним неизвестным горизонтальным усилием в ригеле xd: от ветровой нагруз-ки xd.вет и стенового ограждения (для навесных стен) xd.ст
xd.вет= 3· H ·(wd1– wd2) / 16 + (Wd1– Wd2) / 2. xd.cт= 9· Md.ст/(8 ·H),
где wd1, wd2 – погонные горизонтальные ветровые нагрузки на колонну со сто-
роны напора и отсоса. wd1 = w0 · k · ce+ · f · Bр. . wd2 = · k · ce- · f · Bр. w0 – нормативное значение ветрового давления (табл. 5 – [2]). k – коэффициент,учитывающий изменение ветрового давления по высоте (табл. 6 – [2]). ce+, ce- – аэродинамические коэффициенты внешнего давления соответственно на по-верхность рамы и от поверхности рамы (прилож. 4 – [2]). f = 0,4 – коэффици-ент надежности по ветровой нагрузке (п. 6.11 – [2]). Bр – шаг рам;
Wd1, Wd2–сосредоточенные горизонтальные ветровые нагрузки со сторонынапора и отсоса, действующие на вертикальную часть ригеля, приложенные на
|
|
|
уровне верха колонн. Wd1 = wd1 · ho. Wd2 = wd2 · ho . h o – высота балки на опо-ре;
Md.ст= Fd.ст· e –изгибающий момент от навесного стенового ограждения Fd.ст,приложенного с эксцентриситетом e.
Расчетная продольная сила
Nd = Fd.покр+ 0,5· Fd.ст+ 0,5· Gd.кол+ Fd.сн· ψ2,
где Fd. покр, Fd.сн – соответственно нагрузка от покрытия и снеговая нагрузка на
1 м2 покрытия. Fd.покр = gd.покр · Агр. Fd.сн = qd.cн · Агр. Агр = Bр · lзд / 2 – грузовая
площадь;
Fd.ст–нагрузка от навесного стенового ограждения; Gd.кол–собственная масса колонны;
ψ2= 0,9–коэффициент сочетания,учитывающий действие двух времен-ных нагрузок (снеговой и ветровой) (п. 1.12 – [2]).
Расчетный изгибающий момент в основании колонны (максимальный со стороны давления или отсоса ветра)
Md= Md.вр· ψ2± Md.пост,
где Md.вр, Md.пост – изгибающие моменты соответственно от временной (ветро-вой) и постоянной нагрузок.
Расчетная схема из плоскости рамы (рис.14, б) – центрально-сжатый шар-нирно-закрепленный по концам элемент с расчетной продольной силой
Nd1 = Fd.покр+ 0,5· Fd.ст+ 0,5· Gd.кол+ Fd.сн.
В3. Основные положения расчета колонн
А. Минимальное поперечное сечение колонн подбирается из условия пре-дельной гибкости:
|
|
|
в плоскости рамы.
Для цельнобрусчатых и клеедощатых колонн
y = ld.y / iy max.
Для составных брусчатых колонн приведенная гибкость (с учетом подат-ливости связей)
ef = (k · y)2 + 12 max и в ,
где y гибкость всего элемента относительно оси y без учета податливости
при расчетной длине ld.y = 0y · H ( 
= 2,2 – коэффициент приведения расчет-
ной длины – п. 7.7.1 – [1]);
iу=Isup.y/Asup.ветв–радиус инерции сечения колонны относительно оси y. Isup.y–момент инерции ветвей колонны относительно оси y.Asup.ветв–суммар-ная площадь поперечного сечения ветвей;
  гибкость отдельной ветви относительно собственной оси,параллельной y при расчетной длине l 1 (l1 – шаг болтов по длине колонны).
| = l1 / iветв; |
| = 1 + kk · b · h · 104 · n1 / (ld.у2 · n2) коэффициент приведения гибкости. | |
| kk–коэффициент податливости соединений(табл. 7.2 –[1]). n1 | – суммарное |
количество щвов сдвига в колонне. n2 – расчетное среднее количество срезов
связей в одном щве па 1 м колонны;
max предельная гибкость (табл. 7.7 – [1]);
в гибкость отдельных ветвей при расчетной длине ld.y.
|
|
|
из плоскости рамы (для всех колонн как цельных элементов). Гибкость
x = ld.x / ix max ,
где х гибкость всего элемента относительно оси х ( как цельного элемента без учета податливости) при расчетной длине ld.x = 0x · H ( 
= 1,0 – коэффи-циент приведения расчетной длины – п. 7.7.1 – [1]);
iх=Isup.х/Asup.ветв–радиус инерции сечения колонны относительно оси x.Б. Проверяется принятое сечение колонны.
Расчет на прочность в плоскости рамы
где kc1.x
= 3000 / x2
Wd
c.0.d = Nd / Ainf + Md / (km.c · ke · Wd) fc.0.d · kmod · k · kh / n,
– площадь поперечного сечения нетто;
– расчетный момент сопротивления поперечного сечения. Для состав-
где Ainf
ных брусчатых колонн Wd = Winf · kw , где Winf = Iinf / ( h / 2) – момент сопротив-ления сечения нетто. kw – коэффициент, учитывающий податливость связей
(табл. 7.3 – [1]). Для остальных колонн Wd = Winf ;
km.c–коэффициент,учитывающий дополнительный момент от продольной
силы вследствие прогиба элемента. km.c = 1 – Nd / (kc.y · Asup · fc.0.d · kmod / n). Ко-эффициент продольного изгиба при любом значении гибкости определяется из
выражения kc.y= 3000 /y2(для составных колонн вместоyследует прини-
мать ef);
ke= an+ km.c(1– an)–поправочный коэффициент,учитывающий очертаниеэпюры изгибающих моментов (для случаев эпюр, отличных от синусоидально-го, параболического, полигонального и близкого к ним очертания). an – коэф-фициент (табл. 7.6 – [1]);
fс.0.d· kmod· k· kh/n–расчетное сопротивление древесины сжатию вдольволокон с коэффициентами условий работы и надежности по назначению (табл. 6.4, 6.3, 6.8 и 6.9 – [1], прилож. – [2]). Для составных колонн fс.0.d принимают с учетом размеров поперечного сечения одной ветви b h1. Коэффициенты k и
khпринимают при расчете клеедощатых колонн.
Расчет на устойчивость из плоскости рамы
c.0.d = Nd1 / (kc.x · Ad) fc.0.d · kmod · k · kh / n,
где kc.x коэффициент продольного изгиба из плоскости рамы. kc.x
при x rel = 70, kc.x = 1 – 0,8 · (x / 100)2 при x < rel = 70.
Расчет на устойчивость плоской формы деформирования
Nd/ (kc1.x· Asup· fc.0.d· kmod· k· kh/n) + [Md/ (km.c· kinst· Wsup· fm.d·· kmod · k · kh / n)]n 1,
коэффициент продольного изгиба из плоскости деформирования для
участка элемента длиной lm между закреплениями сжатой кромки от потери устойчивости, определяемый при любом значении гибкости из выражения kc1.x= 3000 /x2;
kinstкоэффициент устойчивости изгибаемого элемента. kinst= 140· b2· kf/ / (lm · h) . kf – коэффициент, зависящий от формы эпюры изгибающих момен-тов на участке lm (табл. 7.4 – [1]);
n показатель степени,учитывающий отсутствие(n =2)или наличие(n =1)закреплений из плоскости деформирования со стороны растянутой кромки на участке lm.
При наличии в элементе на участке 
закреплений из плоскости дефор-мирования со стороны растянутой кромки коэффициент 
следует умно-жать на коэффициент 
, а 
на коэффициент 
(формулы 7.25 и
7. 26 – [1]).
Для составных колонн следует проверять устойчивость наиболее напряженной ветви, если расчетная длина ее 
превышает 7 толщин ветви 
Nd/ Asup+ Md/ (km.c· Wsup) kc1·fc.0.d· kmod/n,
где 
коэффициент продольного изгиба для отдельной ветви,определенныйпо расчетной длине 
.
В составных колоннах проверяют количество срезов связей (бол-тов) в шве, которое на участке с однозначной эпюрой поперечных сил должно удовлетворять условию
nc1,5 · (Md.max Md.min) · Ssup/ (km. c· I sup· R1d) nc.пр,
где Md.max, Md.min изгибающие моменты соответственно максимальный и ми-нимальный на участке длиной H1 с однозначной эпюрой поперечных сил;
Ssupстатический момент сдвигаемой части поперечного сечения швом,ближайшим к нейтральной оси, относительно нейтральной оси;
минимальная несущая способность одного условного среза связи,определяемая из условия смятия древесины в нагельном гнезде и изгиба болта
(формулы 9.11 и 9.12 – [1]).
fh.2.d· h1· d ·k
R1d= min
fn.d· d2· (1 +n2) ·k;
nc.пр–принятое количество болтов на участке длиной H1. nc.пр= n2· H1.
37. Трехшарнирые бесконсольные рамы из прямолинейных элементов(сплошные).Конструкции. принцип расчета.Узлы рам.
38. Трехшарнирые бесконсольные гнутоклеенные рамы.Конструкции. принцип расчета.Узлы рам.
Трехшарнирные рамы рекомендуется применять для зданий небольшой высоты 4..6 м. пролетом не более 30 м в связи с возникновением значительных изгибающих моментов в карнизных узлах и трудностью изготовления. По расходу материалов они менее выгодны чем арки.. Выполняются: дощато-клееные прямоугольные, переменного сечения по длине стоек и ригелей. Соединяют стойки и ригели в карнизном узле в зависимости от условий изготовления. По биссектрисе карнизного узла с помощью зубчатого стыка. 1-стойка,2-ригель,3-зубчатый стык. Осуществляется фрезерованием готовых элементов стоек и ригелей и последующим склеиванием.
Для экономии древесины карнизный узел выполняется с вклеенной вставкой, соединяемой со стойкой и ригелем зубчатым стыком. При этом напряжения в узле от момента воспринимаются цельным сечением вставки в отличии от узла без вставки, где напряжения действуют под углом к волокнам. Можно соединить с помощью болтов располагая их по окружности. Ригель выполняется более узким 
и устанавливается в прорезь верхней части стойки
В гнутоклееных рамах полурамы изготовляют из гнутьем тонких досок толщиной 16..19 мм. По длине стойки и ригель могут быть переменного сечения. Криволинейную часть
можно заменить вставкой,
соединяемой с ригелем и
стойкой зубчатым стыком.
Крепление вставки
предпочтительней так как
увеличена площадь клеевых
швов за счет разных длин
досок вставки.
Клееные фанерные рамы проектируют двутаврового или коробчатого сечения. В деревянных поясах доски располагают параллельно кромкам поперечного сечения, а волокна наружных шпонов- параллельно внешнему контуру стоек и ригелей. Ребра в местах стыкования фанеры стенок, карнизном узле.
3-вставка
4-ребра жесткости
5-пояса
6-фанер стенка
См ТКП п.9.3.4
Узлы трехшарнирных рам. (опорный и коньков)
Опорный и коньковый шарниры ввиду относительно небольших усилий выполняют в виде простейших лобовых упоров с накладками на болтах или металлических башмаков. Высоту сечения ригеля hp в коньке принимают не менее 0,3, а стойки у фундамента не менее 0,4 высоты сечения в карнизном узле hK.
5-болты
6 –дерев накладка из толстых досок 65x100
5 –анкерный болт 6 –стальной башмак(опорный узел)
В узле проверяют на смятие от усилия N торец, на изгиб накладки от момента M=Qe\2 и болты R1=Q\(1-e1\e2)<tбол Nбол . В опорном узле проверяют торец стойки на смятие вдоль ее волокон от действия вертикальной опорной реакции и боковую поверхность на смятие поперек волокон древесины стойки на дей 
ствие распора. Так же рассчитывают на изгиб опорную горизонтальную и упорную стальные пластины.
Трехшарнирные рамы с подкосами
1
2
Рамы выполняются из отдельных заранее заготовленных элементах- стоек, подкосов и ригелей со сборкой их на месте строительства. Ригели проектируют клееными переменного по длине сечения в соответствии с действующими на разных участках усилиями. При необходимости они могут иметь большой вынос консоли. Крепление стоек и подкосов к ригелю и фундаменту осуществляется с помощью накладок и болтов.
Рама 1 выполняется из бревен или брусьев с соединением в узлах на лобовых упорах и болтах.
Для определения усилий в ригеле рамы с консолью снеговую нагрузку располагают по всему пролету, на его половине, и только на консолях. Ригель проверяют по формуле 
А стоики и подкосы - на прочность
Наустойчивость– 
-коэф. продол изгиба к-коэф. учит. перемен сечен.
В узлах рассчитывают крепежные элементы и проверяют упоры на смятие
Гнутоклееные рамы расчитывают на сжатие с изгибом. Делают проверку по нормальным напряжениям
39. Треугольные фермы из неклееной древесины. Осн. Схемы. Сечения элементов. Усилия. Принцип расчета.
|
Для того чтобы обеспечить работу раскосов только на сжатие, в фермах такого типа применяют раскосную решетку с нисходящими раскосами (рис.7.8 и 7.9). Верхний и нижний пояса, а также сжатие раскосы обычно выполняют из брусьев или бревен, а растянутые стойки- из круглой стали. Расчетные усилия во всех элементах ферм на лобовых врубках определяют при загружении фермы, равномерно распределенной по всему пролету постоянной и снеговой нагрузками. Расчет элементов фермы аналогичен расчету ферм других видов.Отличие лишь в расчете узлов на лобовых врубках. Расчет соединений на лобовых врубках изложен в разделе «Соединения элементов деревянных конструкций». Рис.7.. Общий вид и узлы треугольной брусчатой фермы на лобовой врубке
Рис. 7.9 Общий вид и узлы треугольной фермы из бревен на лобовых врубках Расчет металлодеревянных треугольных ферм ведется на два сочетания постоянной и снеговой нагрузок (рис.7.10). Панели верхнего пояса рассчитывают как сжато-изгибаемые элементы, остальные элементы ферм рассчитываются на центральное растяжение или сжатие.
 Мы поможем в написании ваших работ! |
При строительстве временных зданий и сооружений, при строительстве сельскохозяйственных зданий пролетом 
=9-18 м часто используют фермы треугольного очертания на лобовых врубках. Высота таких ферм между осями поясов 
.
В современном строительстве применяют в основном треугольные металлодеревянные фермы пролетом l=12…24м с клееным верхним поясом и нижним поясом из круглой стали (рис. 7.10). Отношение высоты ферм к пролету принимается равным 1/6-1/7. Клееный пояс в таких фермах выполняется неразрезным на половине пролета. Сжатые элементы решетки изготавливаются обычно из клееной или цельной древесины, растянутые – из круглой стали.Для уменьшения расчетных изгибающих моментов от поперечной нагрузки в верхнем поясе конструктивно создается изгибающимй разгружающий момент обратного знака. Для этого в опорном и коньковом узлах осуществляется упор нижней частью поперечного сечения пояса.