3. Статический расчет поперечной рамы и подбор сечения колонны

По исходным п. 1 и 2 подобрать сечение клееной колонны из пихты 2-го сорта и законструировать ее сопря­жение с фундаментом. Высота до низа фермы Н=5,5 м. Здание проектируется для типа местности "А" .

1. Определение вертикальных нагрузок на раму

Расчетная постоян­ная нагрузка от покрытия, включая массу фермы (см. п.2.2):

.

Расчетное давление на колонну от покрытия: ,

То же от стенового ограждения с учетом элементов крепления:

,

где – расчётная нагрузка от стенового ограждения, принятая равной расчётной нагрузки от покрытия;

– масса металлических элементов крепления стенового ограждения;

– коэффициент надёжности по нагрузке для металлических конструкций (таблица 1 [2]).

Для определения собственной массы колонны ориентировочно при­нимаем следующие размеры ее сечения:

, .

Тогда расчетное давление от собственной массы колонны:

,

где – плотность пихты для 2-го класса условий эксплуатации (таблица 6.2 [1]);

– коэффициент надежности по нагрузке для деревянных конструкций (таблица 1 [2]).

Расчетное давление на колонну от снеговой нагрузки:

,

где – расчетная погонная снеговая нагрузка при ее треугольном распределении (см. п.2.2).

2. Определение горизонтальных нагрузок на раму

Расчетная вет­ровая распределенная нагрузка на раму по высоте колонны определяет­ся по формуле:

,

где – коэффициент надежности по ветровой нагрузке (п. 6.11 [2]).

Определяем расчетную распределенную нагрузку с наветренной стороны (напор):

- на высоте до 5 м: ,

где – нормативное значение ветрового давления.

– коэффициент для типа местности "С" соответственно при (середина второго участка колонны) (таблица 6 [2]);

– аэродинамический коэффициент с наветренной стороны (схема 3, приложение 4 [2]).

Определяем расчетную распределенную нагрузку с подветренной стороны (отсос):

- на высоте до 5 м: ,

где – аэродинамический коэффициент с подветренной стороны при и (схема 2 и 3, приложение 4 [2]).

Расчетную сосредоточенную ветровую нагрузку на уровне нижнего пояса определим как сумму горизонтальных проекций результирующих нагрузок на участках l₁ и l₂, рисунок 3.1, в.

Предварительно определим необходимые геометрические размеры.

Половина центрального угла :

, .

Угол ₂: , .

Угол ₁: ,

где – радиус очертания оси верхнего пояса фермы (рисунок 2.1).

Длина дуги .

Длина дуги .

Угол .

Угол .

Расчетная сосредоточенная нагрузка с наветренной стороны будет равна:

,

где при (таблица 6 [2]);

при (таблица 6 [2]);

; – аэродинамические коэффициенты при и (схема 3, приложение 4 [2]);

, .

То же, с подветренной стороны:

где – аэродинамический коэффициент (схема 3, приложение 4 [2]).

3. Статический расчет рамы

Поскольку рама является один раз ста­тически неопределимой системой, то определяем значение лишнего не­известного, которым является продольное усилие в ригеле “F_x”. Расчет выполняем для каждого вида загружения:

- от ветровой нагрузки на стены:

где р=5 м – принято для удобства расчёта загружения ветровой нагрузкой

- от ветровой нагрузки, приложенной в уровне ригеля:

- от стенового ограждения:

,

где ,

здесь – расстояние между серединой высоты сечения колонны и серединой толщины стенового ограждения (толщина стенового ограждения принята равной высоте сечения деревянной составляющей покрытия).

Примем, что положительное значение неизвестного “F_X” направле­но от узлов рамы (на рисунке 3.1,а показано сплошной линией), а изгибающего момента – по часовой стрелке.

Определим изгибающие моменты в заделке рамы.

Для левой колонны:

Для правой колонны:

Поперечная сила в заделке:

Расчетные усилия:

; ;

,

где – коэффициент сочетания согласно п. 1.12 [2], учитывающий действие двух кратковременных нагрузок.

Рисунок 3.1 – К расчету рамы

а – расчетная схема рамы; б – сбор ветровой нагрузки на раму; в – сбор ветровой нагрузки на покрытие