5. Розрахунок бази колони

Жорстке сполучення колони з фундаментом здійснюю за допомогою анкерних болтів. Анкерні болти прикріплюються до сталевої траверси, що укладається на скошені торці спеціально приклеюються з боків колони «бобишек».

Розрахунок сполучення виконую по максимальному розтягуючому зусиллю при дії постійного навантаження з коефіцієнтом надійності за навантаженням _f = 0,9 замість середнього значення _f,ср = 1,1 і вітрового навантаження:

N_d=(++)_f/_f,ср=(67,167+37,72+16,82)0,9/1,1=109,195 кН,

М_d=(Q_d,w,3+F_Х,w,1+F_Х,w,2+F_Х,w,3)H+Q_d,w,1p²/2+

+Q_d,w,2(H–p)(H+p)/2+F_Х,стH_f/_f,ср+М_ст_f/_f,ср=

=(–7,36–0,208–1,367-0,415)12,1+1,686,05²/2+1,88(12,1–6,05)

(12,1+6,05)/2+1,463 12,10,9/1,1+15,730,9/1,1=48,12 кНм.

Визначаємо розрахунковий згинальний момент з урахуванням його збільшення від дії поздовжньої сили:

_c,0,d=109,155/1900,2=0,057 кН/cм²;

k_m,c = 1-0,128 / (0,223 x 1,344) = 0,593;

М_d=М_d/k_m,c=48,12/0,593=81,24 кНм Для кріплення анкерних болтів з боків колони приклеюю по дві дошки товщиною 36 мм кожна. Таким чином, висота перерізу колони на фундаменті становить hн = 864 мм. Тоді напруги на по поверхні фундаменту будуть складати :

_max–N_d/(bh_н)–6М_d/(b)=–109,195/(24,086,4)–68124/(24,086,4²)–0,325 кН/см²;

_min–N_d/(bh_н)+6М_d/(b)=–109,195/(24,086,4)–68124/(24,086,4²)=0,219 кН/см²

Для фундаменту приймаю бетон класу С8/10 з нормативним опором осьовому стиску fck = 8,0 МПа. Розрахунковий опір бетону на місцевий стиск згідно:

f_cud=_uf_cd/_n=1,20,855,33/0,95=5,72 МПа=0,572 кН/см²,

де _u ​​- коефіцієнт , що враховує підвищення міцності бетону при зминання, приймаю рівним 1,2 ;

 = 0,85 - коефіцієнт, що враховує тривалу дія;

f_cd=f_ck/_c=8/1,5=5,33 МПа - розрахунковий опір бетону стиску,

тут _c=1,5 - приватний коефіцієнт безпеки по бетону .

Обчислюємо розміри ділянок епюри напружень :

с_н=|_max|h_н/(|_max|+|_min|)=0,32586,4/(0,325+0,219)=51,61 см;

а_н=h_н/2–с_н/3=86,2/2–51,61/3=25,89 см;

у=h_н–с_н/3–z=86,2–51,61/3–3,5=103,4 см,

де z = 3,5 см - відстань від краю колони до осі анкерного болта.

Відстань z орієнтовно приймається рівним половині товщини «бобишек».

Знаходжу зусилля в анкерних болтах :

N_б=(М_d–N_dа_н)/у=(4812–109,1925,89)/103,4=19,25 кН.

Необхідна площа перерізу анкерного болта : А_тр=N_б_n/(n_бR_ba)=19,250,95/(218,5)=0,494 см²,

де n б = 2 - кількість анкерних болтів з одного боку ;

R_ba=185 МПа=18,5 кН/см²- розрахунковий опір розтягу анкерних болтів зі сталі марки 09Г2С за ГОСТ 19281-89 [ ГОСТ 24379.1-80 ].

Приймаю болти діаметром 16 мм з розрахунковою площею попі - річкового перерізу А_bn = 1,57 см2 [ ГОСТ 24379.0-80 ] .

Траверсу для кріплення анкерних болтів розраховую як балку.

Згинальний момент:

М=N_б(l_т–b/2)/4=19,25(20,0–24,0/2)/4=61,7 кНсм.

З умови розміщення анкерних болтів d = 16 мм приймаю 706 з I_x = 37,6 см4 і z₀ = 1,94 см ( ГОСТ 8509-93 ) зі сталі класу С245 .

Напруження згину :

=М_n(b_уг–z₀)/I_x=61,70,95(7,0–1,94)/37,6=7,88 кН/см²=

=78,8 МПа < R_y_c=2401,1=264 МПа,

де: Ry = 240 МПа - розрахунковий опір вигину сталі класу С245 товщиною від 2 до 20 мм ( табл. 51 * [ 5] ) ;

_c=1,1 - коефіцієнт умов роботи при розрахунку сталевих конструкцій.

Перевіряю міцність клейового шва від дії зусилля. Для цього визначаю розрахункову несучу здатність клейового шва на сколювання:

R_v,d=f_v,mod,dA_v=0,187700=130,9 кН,

де f_v,mod,d - розрахункове середнє по майданчику сколювання опір деревини сколюванню вздовж волокон для клейового шва:

f_v,mod,d=f_v,0,d/[1+(l_v/e)]=0,208/[1+0,125(50/55,43)]=0,187 кН/см²,

тут f_v,0,d=f_v,0,dk_хk_modk_/_n=2,10,81,20,98/0,95=2,08 МПа=0,208 кН/см²,

де: f_v,0,d=2,1 МПа - розрахунковий опір сосни 2 - го сортам місцевим сколюванню вздовж волокон у клейових з'єднаннях;

kх = 0,8 - перехідний коефіцієнт для ялиці , що враховує породу деревини;

kmod = 1,2 - коефіцієнт умов роботи при обліку короткочасної дії вітрового навантаження;

kh = 0,97 - коефіцієнт , що враховує висоту перерізу , при h = 0,792 м > 0,5 м;

k_ = 0,98 - коефіцієнт, що враховує товщину шару, при  = 33.

l_v=50 см - прийнята довжина клейового з'єднання , тобто відстань від підошви фундаменту до сталевої траверси ;

е=у=55,43 см - плече сил сколювання ;

A_v=b_vl_v=14,050=700 см² - розрахункова площа сколювання ,

тут b_v=b=14,0 см - розрахункова ширина ділянки сколювання .

Так як N_б=19,25 кН < R_v,d=130,9 кН, то міцність клейового шва забезпечена. .

6. Перевірочний розрахунок колони за допомогою розрахункового комплексу програм Ліра – R 9.6

Принципи и алгоритми розрахунку наведені у п.4.

1. Створення розрахункової схеми

   1. Завдання признаку схеми

Задаю признак схеми №2.

2. Створення розрахункової схеми

Побудова схеми ферми описана в п.4. Додаю колони шляхом копійування крайніх вузлів ферми на відстань рівну висоті колони.

З’єдную отримані вузлі з вузлами ферми за допомогою інструменту стержень.

Оскільки з’єднання ферми з колоною – шарнірне, задаю шарніри в місцях опирання ферми на колону. Для цього виділяю елементи №20 і №21(стійки) і призначаю шарнір.

Виконую «упаковку» схеми для видалення «зайвих» вузлів які утворились в наслідок створення схеми.

В результаті отримуємо схему