Расчет опорного узла колонны.

Рисунок 7

Конструкцию узла защемления стойки принимаем по рисунку 7. Узел предложен в Новосибирском Государственном Архитектурно-Строительном Университете. Расчет выполняется в следующем порядке:

1. Определение требуемого момента сопротивления шва по формуле W_x^тр=M_д/(2ЧR), где R – расчетное сопротивление стали.

W_x^тр=11, 19Ч10^-3/(2Ч240)=2, 33Ч10^-5 м³.

По ГОСТ 8240-72 выбираем швеллера с W_x> W_x^тр с таким расчетом, чтобы выполнялось условие 2E_сталЧI_x/h₀ ≥ E_дрЧI_стойки/H.

Расстояние между осями тяжей h₀ назначаем из условия, чтобы h₀ было не менее 0, 1H и не менее 2h с округлением кратным 50 мм в большую сторону. Принимаем h₀=0, 8 м.

2E_сталЧI_x/h₀=2Ч2, 05Ч10⁵Ч1090Ч10^-8/0, 8=5, 59 > E_дрЧI_стойки/H=10000Ч9, 57Ч10^-4/4=2, 39.

Принимается швеллер №18.

2. Проверка сечения стойки на скалывания при изгибе по формуле ф=Q_maxЧS_бр/(I_брЧb_расч), где Q_max – расчетная поперечная сила, определяемая из выражения: Q_max=M_max/h₀-Q₁/о, в котором Q­₁ – поперечная сила в стойке на уровне верхних тяжей. При x=4-0, 8=3, 2 м Q₁=4, 56 кН.

Q_max=11, 19/0, 8-4, 56/0, 83=8, 52 кН,

S_бр=bЧh²/8=0, 185Ч0, 396²/8=3, 63Ч10^-3 м³,

ф=8, 52Ч3, 63Ч10^-3/(9, 57Ч10^-4Ч0, 185)=0, 17 МПа < R_скm_н=3Ч1, 2=3, 6 МПа.

3. Определение усилия, действующего в тяжах и сминающего поперек волокон древесину стойки под планками

N_т=N_см=M_d/h₀=11, 9/0, 8=13, 99 кН.

4. Определение площади сечения одного стального тяжа в ослабленном сечении по формуле F=N_т/(2ЧRЧm₁Чm₂), где m₁=0, 8 – коэффициент, учитывающий влияние нарезки; m₂=0, 85 – коэффициент, учитывающий возможную неравномерность распределения усилий в двойных тяжах.

F_нт=13, 99Ч10^-3/(2Ч240Ч0, 8Ч0, 85)=0, 43 см²

По сортаменту принимается диаметр тяжей 14 мм.

5. Определение ширины планок из условия h_см≥ N_см/(R_см90Чm_нЧb), где R_см90=3 МПа, m_н=1, 4 [СНиП II-25-80, таблица 6].

h_см=13, 99Ч10^-3/(3Ч1, 4Ч0, 185)=0, 018 м.

Принимаем ширину планок равной 0, 1 м.

6. Определение толщины планок д из расчета их на изгиб как однопролетных свободно опертых балок, загруженных равномерно распределенной нагрузкой q с расчетным пролетом l_пл равным расстоянию между осями тяжей

l_пл=b+2d_бр+2д_шв=0, 185+2Ч0, 012+2Ч0, 0051=0, 219 м,

где d_бр – диаметр тяжей; д_шв – толщина стенки швеллера.

Опорные реакции

A=N_т/2=13, 99/2=7 кН.

Нагрузка

q=2A/l_пл=13, 99/0, 22=63, 83 кН/м.

Расчетный изгибающий момент

M_расч=qЧl_пл²/8=63, 83Ч0, 22/8=0, 38 кНм.

Толщина планок

д≥ √ [6M_расч/(RЧh_см)]=√ [6Ч0, 38Ч10^-3/(240Ч0, 1)]=0, 0098 м.

Принимаем планку толщиной д=0, 01 м.