4 Конструирование узлов

4.1 Расчет узла защемления колонны в фундаменте

Опорный узел решается с помощью стального башмака из опорного листа и двухсторонних фасонок с отверстиями для болтов, а также вклеенными стальными болтами. Расчет узла защемления колонны в фундамент ведем по максимальному усилию, возникающему в стержне колонны при комбинации нагрузок: постоянная нагрузка + снеговая нагрузка на весь пролет + ветровая нагрузка. а соответствующий изгибающий момент равен:. При этом сочетании нагрузок получим максимальные усилия в анкерах конструкции узла защемленной приставки из бетона класса С30/37 (), которой выпущены четыре стержня из арматуры периодического профиля из стали классаS400 (). Вклеивание арматурных стержней в древесину осуществляется с помощью эпоксидного клея ЭПЦ-1.

Предварительно принимаем диаметр арматурных стержней 28 мм. Тогда диаметр отверстия будет:

Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее 2 d₀:

При определении усилий в арматурных стержнях учитываем, что прочность бетона на смятие больше прочности древесины. Конструкция узла защемления колонны изображена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Конструкция узла защемления колонны

Фундамент условно отбросим и действие его на колонну заменим силами N_d и M_d. Пренебрегая (для упрощения расчета) работой сжатия арматурных стержней, усилия в растянутых арматурных стержнях находим используя два условия равновесия (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Схема действия сил на колонну

Условие равновесия:

При ,,,.

Расчетное сопротивление смятию вдоль волокон :

Из второго равенства определяем x, а затем, подставив значение xв первое равенство, получим значение .

Так как , то оно не соответствует граничным условиям и не учитывается в дальнейших расчетах.

Следовательно, .

Требуемая площадь двух арматурных стержней:

В соответствии с сортаментом арматурных стержней [1,табл.66] предварительно принимаем два стержня диаметром 28 мм, для которых .

Определим расчетную несущую способность вклеенного вдоль волокон стержня на выдергивание по формуле 9.20 [2] и проверим подобранные стержни:

где - расчетное сопротивление древесины сдвигу вдоль волокон в соответствии с круглыми арматурными стержнями периодического профиля, принимаемое для древесины сосны и ели равным 2,1 МПа;

- диаметр отверстия под вклеенный стержень;

- расчетная длина заделываемой части стержня, принимаемая в соответствии с ;

- коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня.

Коэффициент определяется по формуле 9.21 [2]:

где – номинальный диаметр стержня.

Так как неравенство выполняется, значит, окончательно принимаем арматуру диаметром d=28 мм.

Расчет на смятие древесины.

Площадь смятия . Угол смятия . Расчетное сопротивление смятию вдоль волокон древесины

Напряжение

Определение толщины опорного листа

Лист работает на изгиб от давления торца стойки и реактивного давления фундамента. Длина торца . Длина листа. Расчетная ширина сечения. Давление торца. Давление фундамента.

Изгибающий момент

Расчетное сопротивление стали . Требуемый момент сопротивления.

Требуемая толщина листа

Принимаем толщину листа .

Определение числа болтов крепления стойки к фасонке

Принимаем болты . Они воспринимают поперечную силу и работают симметрично при ширине сечения, при двух швах. Несущая способность болта в одном срезе при учете ветровой нагрузки[3].

По изгибу . По смятию древесины .

Требуемое число болтов для крепления двух столиков

Принимаем 8 болтов.

Требуемое сечение анкерных тяжей по нарезке

Принимаем два тяжа диаметром , площадью сечения по нарезке .