9897

Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Нижегородский Государственный Архитектурно-Строительный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

ϕ =1- 0,8×

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

25.11.2023

Размер:

3.45 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2016 17 18 19 20 > Следующая >>>

Расчет фахверковой колонны можно выполнять по двум расчетным схемам:

1)от вертикальных нагрузок, сосредоточенных на верху колонны и ветровой нагрузки;

2)от вертикальных нагрузок, в т. ч. от стенового ограждения, момента от стенового ограждения и ветра.

I вариант

M д

£ R ×m

;

= N

+ N

;

ур

M д =

w ×l 2

w = w ×k ×c ×γ

× n × B;

c = 0,8;

;

ξ = 1 -

;

ϕ =

3000

;

λ =

;

ϕ × А× R

λ2

h –

высота сечения стойки,

i = 0, 29 × h;

нормативный

скоростной

напор по

климатическому ветровому району;

k - коэффициент увеличения скоростного напора по высоте здания (10 м) и сооружения [3];

γ f - коэффициент надежности по нагрузке

(γ f = 1, 4) ;

nв - коэффициент динамичности, учитывающий пульсационную составляющую ветрового напора

(nв =1,1-1,3);

mур - коэффициенты условий работы колонны.

II вариант

w ×l 2

= M

+ N

×e;

R ×m

;

ур

д =

M 2n

;

w = w × k ×c ×γ × n × B;

c = 0, 6;

N = N + N ;

Nc – вес стеновых панелей, опирающихся на колонну;

e – эксцентриситет, расстояние от центра колонны до середины стеновых панелей;

N k – вес колонны;

В – шаг фахверковых колонн.

Рис. 10.2. Расчетные схемы: а) I вариант; б) II вариант

151

10.1.1. Расчет опорного узла
Как правило, вертикальная нагрузка на нижнем торце колонны
незначительна и проверку торца стойки на смятие можно не проводить.
Подбираем количество болтов, воспринимающих	перерезывающую
силу Q = 0, 5 × w ×l с назначением диаметра болта d = 16 ÷ 24 мм
Рис. 10.3. Конструкция узла опирания колонны

Расчет производим как двухсрезное нагельное соединение по смятию среднего элемента и изгиба болта: Тc = 0,8 ×c ×d кН;

Ти = 1, 8 × d 2 + 0, 02 × a2 кН;			но не более 2,5 × d 2 (размеры в см).
Количество болтов:	n =	Q		.

		Tmin	× nш

Проверка на смятие уголков в зоне опирания болтов:

σ =	Q		£ Rt ×γ c , t – толщина стенки уголков.
	d ×t	× 2

Определим количество анкерных болтов. Принимаем d = 16 ÷ 24 мм . Болты работают на срез.

n ³		Q
			,

	nc	×γ c × A × Rbs

nc – число срезов-1;

γ c = 1– коэффициент условий работы на срез;

А – площадь болта (если линия среза проходит через резьбу, то А=Ант ). Rbs = 20 кНсм2 для болтов класса 5.8.

10.1.2. Расчет крепления верха колонны

Особенность крепления фахверковой колонны к несущим конструкциям заключается в том, и это известно уже из ранних курсов МК и ЖБК, что здесь должен быть сформирован листовой шарнир, не стесняющий вертикальные перемещения ригеля, через который не должна передаваться на колонну вертикальная нагрузка, а только горизонтальная от ветра.

152

В зависимости от проектного решения конструктивно реализуются несколько вариантов узла крепления кровельных и стеновых панелей (рис. 10.4). Передача горизонтальных усилий от верха колонны происходит через несущую конструкцию (или её часть, например, пояс) в узел примыкания связей. Таким образом, горизонтальные нагрузки от фахверка передаются на диск жесткости по покрытию.

Определяем количество болтов или глухарей, прикрепляющих верх колонны.

Расчет производим как несимметричное нагельное соединение.

Tc	= 0, 35 ×c × d	кН; c = hглухаря ; h > 5 × d ; d = 8 ¸12 мм ;
T	= 1, 8 × d 2 + 0, 02 × à 2 , но не более 2, 5 × d 2 êÍ;			a=	t	; (c, d, a –	в см).
è					ï ëàñò è í û
Расстояние		между болтами:	S1 = 7 ×d	-	вдоль	волокон;	S2 = 3, 5 × d -

поперек волокон. Расстояние от болта до кромки: S3 = 3×d - поперек волокон.

Рис. 10.4.	Узел крепления верха колонны:
а) 1-ый	вариант;	б) 2-ой вариант

10.2. Пример расчета

Запроектировать клееную фахверковую колонну теплового здания с шагом торцевых колонн B = 5м, высотой l = 6 м. Район строительства г. Казань. Температурно-влажностные условия эксплуатации – А2.

Конструктивная и расчетная схемы колонны приведены на рис. 10.1 и

рис. 10.2.

10.2.1. Сбор нагрузок, действующих на колонну

153

Основными нагрузками для колонн являются постоянные (вес стенового ограждения, собственный вес колонны), кратковременные (ветровая) нагрузки.

Для расчета принимаем стены, выполненные с использованием клеефанерных панелей. В качестве несущей конструкции здания принята клеедеревянная балка.

В таблице 10.1 представлены данные о равномерно распределенных вертикальных нагрузках, действующих на колонну.

				Таблица 10.1
		Норматив	Коэффициент		Расчетная
		-ная	надежности		Расчетная
Наименование и подсчет нагрузки		нагрузка,	по нагрузке,		нагрузка,
		кПа	γc		кПа
		кПа	γc

1		2	3		4

Постоянные:		0,098	1,1		0,108
Фанерные обшивки		0,098	1,1		0,108
(0, 008 + 0, 006)× 700 ×10−2
Продольные ребра каркаса		0,062	1,1		0,069
4 ×0,04 ×0,117 ×500 ×10−2 1,5		0,062	1,1		0,069
4 ×0,04 ×0,117 ×500 ×10−2 1,5
Поперечные ребра		0,020	1,1		0,022
9 ×0, 04 ×0,117 ×0, 433×500 ×10−2	2,98 ×1,5	0,020	1,1		0,022

Утеплитель		0,042	1,2		0,050
0,117 ×(1, 5 - 4 × 0, 04)× 40 ×10−2	1, 5	0,042	1,2		0,050
0,117 ×(1, 5 - 4 × 0, 04)× 40 ×10−2	1, 5
Собственная масса колонны		qкн = 0, 058	1,1		qк = 0, 064
		qкн = 0, 058	1,1


		qн = 0, 28			qн = 0, 313
Всего		qн = 0, 28			n
Всего		n

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте H над поверхностью земли определяется по формуле 6 [3]

wm = w0 ×k ×c,

где w0 - нормативное значение ветрового давления [3]; k - коэффициент,

учитывающий изменение ветрового давления по высоте [3]; c - аэродинамический коэффициент [3].

Нормативное значение ветрового давления по высоте w0 = 0, 3 кнм2 для II

района (г. Казань) принимается по таблице 5 [3] в зависимости от типа местности. Принимаем тип местности В (городская застройка).

154

Значение с1 и с2 принимаются по приложению 4. п. 3 [3]. Расчетные погонные нагрузки от ветра:

наветренная сторона -	w1 = w0 ×γ f	× k1 × c1 × B = 0, 3 ×1, 4 × 0, 53 × 0, 8 ×5	= 0, 89 кН м;
разряженная область -	w2 = w0 ×γ f	× k2 × c2 × B = 0, 3 ×1, 4 × 0, 53 × 0, 6 ×	5 = 0, 67 кН м ,

где γ f = 1, 4 - коэффициент надежности по ветровой нагрузке, принятый по п.

6.11 [3].

Сосредоточенные силы от ветровой нагрузки на верхней точке колонны:

W = w ×γ		× k		×c ×	l	× B = 0, 3×1, 4 ×0, 53×0,8×3×5 = 2, 67кН;

1 0	f		2	1 2

W = w ×γ		×k		×c ×	l	× B = 0, 3×1, 4 ×0,53×0, 6 ×3×5 = 2, 01кН,

2 0	f		2	2 2

где l - высота колонны (грузовой площади). Вертикальная нагрузка на колонну от стен:

Nc = q × B ×l = 0, 313 ×5 × 6 = 9, 39кН = 9, 39 ×10−3 МН .

Для расчета по двум вариантам загружений необходимо дополнительно определить и эксцентриситет от установки стенового ограждения.

e = hk + hn = 0, 40 + 0,12 = 0, 2 + 0, 06 = 0, 26м 2 2 2 2

hk - высота сечения колонны; hп - толщина стеновой панели.

10.2.2. Расчет дощатоклееной колонны

Задаемся размерами сечения колонны, исходя из предельной гибкости λmax = 120 по таблице 4 [1].


hò ð	³		H × μ0		=	600 ×1	= 17, 3ñì ,
		0, 289		×λmax		0, 289 ×120

где		μ0 -		коэффициент,			принимаемый по п. 4.21 [1] как шарнирное

закрепление по концам к основанию и к жесткому диску покрытия с μ0 =1 . Принимаем по приложению 1 размеры досок 40х175.

Рис. 10.5. Размеры колонны до и после механической обработки

Поперечное сечение дощатоклееной колонны компонуем из 6 досок. Тогда поперечное сечение колонны с учетом фрезерования досок согласно

приложению 3 составит: hê = 6 ×a = 6 ×34, 5 = 207ì ì ; b ´h =167 ´ 207ì ì .

155

Собственная масса колонны по формуле

Nk = 0,167 ×0, 207 × 6 ×500 ×10−2 ×1,1 = 1,14кН .

Полная вертикальная постоянная нагрузка:

Nn = Nc + Nk = 9,39 +1,14 =10, 53кН .

Изгибающие моменты в колонне по формулам:

M1 =	w ×l 2		=		0.89 ×62	= 4кН × м;
		1
		8			8
		8			8
		w ×l 2				0, 67	×62
М2n =		2		+ NC ×e =				+ 9, 39 ×0, 26 = 5, 45кН × м.
М2n =		8		+ NC ×e =		8		+ 9, 39 ×0, 26 = 5, 45кН × м.
		8				8

В дальнейших расчетах принимаем Mmax по второму варианту равным

5, 45кН

Поперечная сила у основания колонны:

Q1 =

w1 ×l

0,89 ×6

= 2, 67êÍ ;

Q =

w2 ×l

0.67 ×6

= 2.01êÍ .

В последующих расчетах принимаем Qmax = 2, 67кН (1 вариант).

Геометрические характеристики сечения колонны:

Aрасч

= b × h = 16, 7 × 20, 7 = 345, 69см2

= 34, 57 ×10−3 м2 ;

Wрасч

b ×h2

16, 7 ×20, 72

= 1,19 ×10−3 м3 ;

Sбр =

b × h2

16, 7 × 20, 72

= 0,894 ×10−3 м3 ;

Iáð =

b ×h3

16, 7 ×20, 73

=12, 34ì 4 .

Iáð

Радиус инерции: r =

12, 34

=16ñì .

×10−3

34, 57

áð

Гибкость колонны при принятом сечении равна:

λ =

l × μ0

600 ×1, 0

= 37, 5 < λ = 120 .

max

Коэффициент продольного изгиба определяется по формуле 8 [1], так как λ < 70 , то

10,

53×10−3

Коэффициент: ξ =1-

=1-

= 0, 981,

ϕ × R × A

0,887 ×16,

42 ×34,57 ×10−3

бр

где R c - расчетное сопротивление древесины 2-го сорта;

R = 13 × m × m × m ×

тн

= 13 ×1×1×1×

1, 2

= 16, 42МПа.

сл б в γн

0, 95

Тогда

156

10, 53×10−3

5, 45×10−3

= 0, 27 + 4, 67 = 4, 94 < R =16, 42МПа .

×ξ

1,19 ×10−3 ×0, 981

расч

34,57 ×10−3

расч

Скалывающие напряжения по формуле 18 [1]

τ =

Q × Sáð

2, 67 ×0,894 ×10−3

= 228,3êÏ à= 0, 228 Ì

Ï à < R

= 1, 95Ì

Ï à

×b

Iáð

12, 3×10−3 ×0,167

ñê

где

Rск - расчетное сопротивление скалыванию при изгибе клееных

элементов из древесины 2-го сорта.

= 1, 5 × m × m × т ×

mн

= 1, 5 ×1×1×1×

1, 2

= 1, 95МПа .

ск

сл

0, 95

Проверка устойчивости плоской формы деформирования сжато-

изгибаемой колонны по формуле:

10, 53×10−3

5, 45 ×10−3

ϕ × R × A

× R

×W

0, 981×16, 42 ×34, 57 ×10−3

8, 28

×16, 42

×1,19

×10−3

áð

= 0, 0168 + 0, 0337 = 0, 05 < 1,

где

= 140 ×

× k

= 140 ×

16, 72 × 2, 54

= 8, 28; n =1.

lp × h

600 × 20, 7

Устойчивость из плоскости колонны обеспечивается за счет стенового ограждения фахверка.

10.2.3. Расчет опорного узла

Конструктивное исполнение узла приведено на рисунке 10.3.

Проверим торцевую поверхность колонны на смятие от вертикальной нагрузки Nn:

σ		=	Nn	=	10,	53	×10−3	= 0, 27МПа £ R = 16, 42МПа
σ		=	A	=		57	×10−3	= 0, 27МПа £ R = 16, 42МПа
	с		A	34,		57	×10−3	c
			расч

Перерезывающая сила в узле: Qmax = Q1 = 2, 67кН .

Расчет производим как двухсрезное нагельное соединение по смятию среднего элемента и изгибу болта ( d = 20мм):

= 0,8×c × d = 0,8 ×16, 7 ×2 = 26, 72кН;

= 1, 8 × d 2 + 0, 02 × a2

= 1, 8 × 22 + 0, 02 ×12

= 7, 22кН,

но не более 2,5 ×d 2 = 2, 5×22

=10кН.

Количество болтов: n =

2, 67

= 0,18 .

7, 22 ×

T × n

min

Принимаем

1 болт

диаметром d = 20мм

с креплением

к уголку

100 ×100 ×10 мм.

Проверим на смятие стенки уголка от давления болта.

σ см =

2, 67

= 6675кПа = 6, 67МПа £ Rbs

= 20МПа .

×t × n ×

×0, 01×1× 2

2 0, 02

Определяем количество анкерных болтов d = 20мм, работающих на срез.

157

n =		Q			=	2, 67 ×10−3	= 0, 27,
n =	A	× R ×γ	c	× n × 2	=	2, 45 ×10−4 × 20 ×1×1×2	= 0, 27,
	нт	bs	c	c

Aнт - площадь болта по резьбе, Aнт = 2, 54см2 для d = 20мм, Rbs = 20 кНсм2 для болтов класса 5.8. Принимаем 1 болт d = 20мм с каждой стороны колонны.

10.2.4. Расчет узла крепления верха колонны

Конструктивные решения узла приведены на рисунке 10.4. Цель конструкции листового шарнира:

-передать горизонтальное усилие от ветровой нагрузки на жесткий остов здания;

-не воспринимать вертикальные нагрузки от покрытия.

Передача	горизонтальной	нагрузки	(перерезывающей силы)
Q = 2, 67кН может	производиться	через гнутый	уголковый элемент или

неравнополочный уголок (в зависимости от размеров сечения колонны) с

помощью глухарей

d = 6 ¸12мм .

Расчет производим

как несимметричное

нагельное соединение:

= 0, 35 ×c × d ; c = hглухаря

; h > 5 × d.

Принимаем глухарь d = 8мм,

h = 50 мм

= 0, 35 ×5 ×0,8 = 1, 4кН ;

= 1, 8 × d 2 + 0, 02 × d 2 ; но не более 2,5 ×d 2 ;

a = t

пластины

;

= 1, 8 × 0.82 + 0, 02 × 0, 52

= 1,16кН; но не более 2, 5 ×d 2 = 1, 6êÍ.

Количество глухарей: n =

2, 67

= 2, 3.

×T

1×1,16

min

Принимаем три глухаря, расположенных в шахматном порядке на торце

колонны по схеме (рис. 10.6).

На

расстоянии не

менее 3, 5 × d между

глухарями и 3× d от края: S1 = 3, 5 × d = 28мм;

S2 = 3 × d = 25мм .

Рис. 10.6. Расположение глухарей на торце фахверковой колонны

Для соединения торца колонны к несущему элементу используем гнутый уголок из пластины толщиной 5мм и два болта диаметром d = 12мм .

158

Проверим смятие древесины под шайбами ( 45×45×4мм ) болтов поперек волокон.

σ		=	Q	=	2, 67	= 0, 66 < R	= 4МПа,
σ		=	× A	=	2 × 2, 025 ×10−3	= 0, 66 < R	= 4МПа,
	см90	2	× A		2 × 2, 025 ×10−3	см90
			ш
A = 4, 5 × 4, 5 = 20, 25см2 = 2, 025 ×10−3 м2 ;
	ш
Rсм		= 4МПа;			S1 = 3, 5 × d = 42 мм; S2		= 3× d = 36 мм.
	90

С другой стороны несущего элемента (балки) эти же два болта крепят с помощью уголка связи или распорку (см. схему связей по покрытию).

159

11. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОГНЕСТОЙКОСТИ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Как известно, в обывательском представлении конструкции из древесины в незащищенном виде являются наиболее пожароопасными среди конструкций из других основных конструкционных материалов. И, тем не менее, есть серьезные теоретические и практические основания утверждать, что деревянные конструкции при грамотном проектировании могут быть одними из наиболее безопасных при возникновении пожара с точки зрения сохранности здания, оборудования и людей.

Для обоснования этого утверждения необходимо сначала установить, какие пожарно-технические характеристики конструкций являются наиболее значимыми для безопасности при возникновении пожара и какими средствами их можно обеспечить.

Основной Федеральный закон №123-ФЗ (обязательный для исполнения), устанавливающий требования к пожарной безопасности строительных конструкций, не содержит исчерпывающей информации о предъявляемых требованиях к пожарно-техническим характеристикам строительных конструкций и о способах их обеспечения в каждом конкретном случае. Им посвящены добровольно применяемые нормативные документы, приведенные в Перечне национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ. Применительно к строительным конструкциям данный перечень, а также содержание документов перечня все же нельзя считать достаточными и выверенными для практической проектной и строительной деятельности, поэтому работы по их совершенствованию в соответствующих ведомствах, надо полагать, активно ведутся.

11.1. Основные пожарно-технические характеристики

Данные пожарно-технические характеристики установлены для всех видов зданий и сооружений, выполняемых из различных строительных материалов.

Класс функциональной пожарной опасности зданий (сооружений,

пожарных отсеков) – характеристика, определяемая назначением, особенностями эксплуатации и технологическими процессами в данном здании. Фактический класс функциональной пожарной опасности устанавливается согласно №123-ФЗ и принимает значения Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5. У каждого класса возможны также подклассы – Ф1.1, Ф1.2 и т.д.

Степень огнестойкости зданий (сооружений, пожарных отсеков) – характеристика, определяемая пределами огнестойкости конструкций (см. ниже), применяемых для строительства указанных зданий (сооружений, пожарных отсеков). Требуемая степень огнестойкости устанавливается в СП

160

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1516 / 2016 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
25.11.20233.44 Mб19892.pdf
#
25.11.20233.44 Mб09893.pdf
#
25.11.20233.45 Mб09894.pdf
#
25.11.20233.45 Mб09895.pdf
#
25.11.20233.45 Mб09896.pdf
#
25.11.20233.45 Mб09897.pdf
#
25.11.20233.45 Mб09898.pdf
#
25.11.20233.46 Mб09899.pdf
#
21.11.202390.35 Кб099.pdf
#
21.11.2023167.71 Кб0990.pdf
#
25.11.20233.46 Mб09900.pdf