RC = RИ =11×1,2×1×1/0,95 = 13,89 МПа

ξ = 1- (N/(φ×RC×Fбр) = 1 – 603,63×10-3/(0,32×13,89×17,4×10-2) = 0,22.

G = N/FHT + MД/WHT; MД = M/ξ.

При эпюре моментов треугольного очертания (см. п. 4.17 СНиП 11-25-80) поправочный коэффициент к ξ

kH = αH + ξ(1 - αH) = 1,22+0,22×(1-1,22) = 1,172 (см. СНиП II-25-80).

В данном случае эпюра момента близка к треугольной:

MД = M/(kH×ξ) = 67,28/(1,172×0,22) = 260,94 кН×м;

G = 603,63×10-3/(17,4×10-2) + 260,94×10-3/(21×10-3) = 15,89 МПа > 13,89 МПа,

условие не выполняется.

Принимаем сечение колонны 693×300мм (с учетом толщины доски 33мм).

Площадь сечения колонны

FHT ≈ Fбр= hK×bK = 0,693×0,30 = 20,8×10-2 м2.

Момент сопротивления

WHT ≈ Wбр= bK×h2K/6 = 0,30 ×0,6932/6 = 24×10-3 м3.

Гибкость:

λ = l0/r = l0 /(0,289×hK) =18,48/(0,289×0,693) =92,27;

φ = 3000/λ2 = 3000/92,272 = 0,352.

RC = RИ = 13,89 МПа.

ξ = 1- (N/(φ×RC×Fбр) = 1 – 603,63×10-3/(0,352×13,89×20,8×10-2) = 0,406.

G = N/FHT + MД/WHT; MД = M/ξ.

При эпюре моментов треугольного очертания (см. п. 4.17 СНиП 11-25-80) поправочный коэффициент к ξ

kH = αH + ξ(1 - αH) = 1,22+0,406×(1-1,22) = 1,13 (см. СНиП II-25-80).

В данном случае эпюра момента близка к треугольной:

MД = M/(kH×ξ) = 67,28/(1,13×0,406) = 146,65 кН×м;

G = 603,63×10-3/(20,8×10-2) + 146,65×10-3/(24×10-3) = 9,01 МПа < 13,89 МПа,

условие выполняется.

Оставляем принятое сечение.

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования производится по формуле (33) СНиП II-25-80. Принимаем, что распорки по наружным рядам колонн (в плоскости, параллельной наружным стенам) идут только по верху колонн. Тогда lP=H, l0= Н.

В формуле

(N/(φ×RC×Fбр) + (MД/(φM×RИ×Wбр)n ≤ 1

показатель степени n=2 как для элементов, не имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования:

RИ=RC =13,89 МПа;

λУ = l0/rУ= l0/(0,289×bк) =8,4/(0,289×0,3) = 96,88;

φУ = 3000/λ2У = 3000/96,882 = 0,32;

φM = 140× (b2 ×Кф / lP×hK) = 140×0,302×1,75 / (8,4×0,693) = 3,79

Применительно к эпюре моментов треугольного очертания (см. табл. 2, прил. 4 СНиП II-25-80):

kФ= 1,75 - 0,75×d = 1,75;

d = 0, так как момент в верхней части колонны равен 0.

Проверяем условие:

603,63×10-3 / (0,32×13,89×20,8×10-2)+[146,65×10-3/ (3,79×13,89×24×10-3]2=0,67 ≤ 1, cледовательно, устойчивость колонны обеспечена.

Расчет на устойчивость из плоскости как центрально сжатого стержня

φ = 0,352 (см. расчет на устойчивость плоской формы деформирования); N = 633,23 кН (для первого сочетания нагрузок):

G=N/(φ×FHT)=633,23×10-3/(0,352×20,8×10-2)= 8,65 МПа ≤ 11,57 МПа;

Fрасч = Fнт = Fбр = 20,8×10-2 м2;

RC = 11/0,95 = 11,57 МПа.

Расчет узла защемления в фундаменте

Определим растягивающее усилие в анкерных болтах

Npac = Mpac /xhk - Nmin/2= 67,28/0.406×0, 693 – 327,23/2=75,51 кH

Сжимающее в опорной площадке опоры

Nсж=Mpac/xhk+Nmax/2= 67,28/0.406×0,693 + 633,23/2=555,74 кН

Конструкция крепления колонны к фундаменту состоит из сварных башмаков, из полосовой стали толщиной 10 мм, прикрепляемых к колонне болтами. При такой конструкции растягивающее усилие и усилие от поперечной силы воспринимаются анкерными болтами, а сжимающие передаются непосредственно на фундамент через подошву колонны.

Определяем требуемую площадь анкерных болтов:

Fa=Np/Rу=7,551×103/2350=3,21см2, где Rу=2350 кгс/м2

расчетное сопротивление болта на растяжение.

Принимаем 2 болта диаметром 20 мм общей площадью

FHT=2х3,14=6,28>3,21см2

Сжимающее напряжение по подошве колонны в месте опирания равны

Ncж/Fсм=555, 74/0,084=6,615 МПа < RCМ =13,89МПа

Fсм = bк × h1=0, 3×0, 4=0,084м2,

где h1=0,40м – длина опирания колонны на фундамент с учетом технологического выреза.

Определяем количество двухсрезных болтов необходимых для прикрепления анкерных башмаков к колонне

Ти=250d2=250×102×0,0202=10 кН

Тсм=50сd=50×102×0,3×0,02=30 кН,

где с = bк=300 мм, d=20 мм – диаметр болта.

Тогда n = Np / (mcp×Tmin) = 75,51 / (2×10)=3,77 шт.

Принимаем 4 болта, расположенных на высоте башмака в два ряда.

Из условия размещения болтов ширину башмака принимаем равной:

8d=8×0,02=0,16м=160мм, а длину 410мм.

Расчет опорной плиты анкера

Опорную плиту подкрепленную ребрами жесткости рассчитывают как балку пролетом l=100мм (расстояние между ребрами) с шарнирными опорами, нагруженную сосредоточенной силой Р = Np/2 =75,51/2= 37,76 кН в середине пролета. Ширину опорной плиты принимаем равной 70 мм из условия размещения анкерного болта с шайбой ( не менее 3dб = 3×20 = 60мм). Ребра жесткости принимаем толщиной 14мм.

Изгибающий момент в плите Моп.плиты =Рl/4=37,76×0,1/4=0,94 кН ×м тогда

,

окончательно принимаем δоп.плиты = 20 мм.

7. Расчет стойки торцевого фахверка

Принимаем сечение стойки из пакета досок размером 150×40, после фрезеровки 33х135мм. По высоте принимаем 9 досок, при этом высота сечения стойки равна 9×33=297мм.

Расчетная ширина грузовой площади стоек торцевого фахверка составляет 5м. Расчетная высота стоек 8,4м.

Рис.11. Расчетная схема стойки фахверка.

Определение нагрузок

Нагрузки от ветра до высоты 10 м

w акт = wm акт ×В = 42,6×5=213 кгс/м = 0,213 тс/м.

Расчетная нагрузка от веса ограждающих конструкций (приложенной с эксцентриситетом

ест = hк/2+δст/2= 26,4/2+12/2= 7,2 см):

Gст = gст×Hк ×В = 8,5×8,4 ×5=357 кгс = 0,357 тс.

собственный вес стойки

G= 0, 11×0,264×8, 4×650 = 159кгс = 0,159тс.

Расчет усилий в стойке производим при помощи ПК Лира 9.2.

Мmax= 18,8 кН×м

Qmax= 11,2 кН

Nmax= 5,2 кН

Расчетная длина

l0=0,75×8,4=6,3м

Площадь сечения

Fнт = Fбр = h×b =0,297×0,135=4×10-2м2

Момент сопротивления

Wнт= Wбр = bh2/6=1,98×10-3м3

Рис.12. Узлы сопряжения стойки фахверка с фундаментом и с балкой покрытия.

Гибкость

l=l0/r=6,3/(0,289×0,297)=73,4<120

j=3000/l2=0,56

При древесине 3 сорта при принятых размерах Rc=10 МПа