Расчет треугольной металлодеревянной фермы из клееного верхнего пояса и клееной колонны

Прочность нормального сечения. = N / A + Mdef / W < Rc/ γп235,29/1584+2557,86/17424< 1.5/0,950,299I-ое предельное состояние. Прочность клеевых швов. = QS/Ib ‹ Rск36,2*0,023 / 0,58*24 < 0.150.06Таким образом, прочность колонны принятого сечения обеспечена.3.6 Проектирование базы колонныПроектирование узла примыкания колонны с фундаментом осуществим на основе следующих основных предпосылок:- Сжимающая компонента усилий, возникающих от продольной силы и изгибающего момента (с учетом деформационных приращений), воспринимается за счет контактного сопряжения торца колонны и фундамента.- Растягивающая компонента тех же усилий воспринимается за счет работающих на растяжение анкерных болтов, закрепляемых к колонне посредством металлических башмаков и нагельных болтов.Параметры напряженного состояния, вызванные действием приложенных силовых факторов, определяются по разработанному нами методу эквивалентных сечений, в соответствии с которым принимается, что равнодействующая растягивающих напряжений от изгибающего момента координатно совмещается с линией расположения анкерных болтов, в растянутой зоне поперечного сечения (см. рис. 13).При треугольном очертании эпюры нормальных напряжений, вызванных действием изгибающего момента, получим расстояние ha между точкой приложения равнодействующей напряжений растяжения до противоположной (сжатой) грани колонны.С другой стороны, при фиксированном (принятом) расположении анкерных болтов по отношению к граням колонны, указанное расстояние haможет быть связано также с высотой поперечного сечения колонны hк и расстоянием a от анкеров до растянутой грани сечения ha = hк - a.На основании сказанного из расчетных эпюр нормальных напряжений по высоте "эквивалентного сечения" получим численное значение его высоты hэкв = 1.2 (hк - a) = 1.2 ha, а также размеры “плеча” внутренней пары, образуемой равнодействующей сжимающих напряжений -S и равнодействующей напряжений растяжения +S: e = 0.8 ha.В итоге, искомое усилие растяжения Na = +S в анкерах растянутой зоны определится из выражения:Na= - 0.5 N + Mдеф / KweМаксимальные напряжения сжатия по образу фундамента:σс = - N / A - Mдеф / Kw Wэквгде Wэкв - момент сопротивления эквивалентного сечения W = b hэкв/6.Рис.13«Расчетная база колонны»3.6.1 Расчет анкерных болтовДля удобства размещения стеновых панелей анкерные болты разместим на боковых плоскостях колонны, со смещением от растянутой кромки сечения на расстояние «a». Задаваясь диаметром нагельных болтов d = 20 мм, определим минимально допустимое расстояние «a» до края колонны: a > S3 = 2.5d = 5 см.В итоге получим необходимые для расчета геометрические параметры:ha = 35 - 5 = 30 см; hэкв = 1,2 ha = 36 см; e = 0,8 ha = 24 см.Усилие растяжения в анкерных болтах определим для двух сочетаний нагрузок, рассмотренных ранее в п. 3.3.- сочетание 2 (постоянная, снеговая и ветровая нагрузки):N = - 235,29 кН; М = 1483,56кНсм; Mдеф = 2557,86кНсм (табл.5).- сочетание 1б (постоянная и ветровая нагрузки):N = -49,31 кН; M = 1648,4кНсм.; Mдеф = 1791,74кНсм,Требуемую площадь поперечного сечения анкерных болтов определим из расчета на максимальные усилия растяжения:Aтр > Namax / γc R kо = 50,1/0,85* 18,5* 0.8 = 3,98 смгде kо - коэффициент, учитывающий влияние концентрации напряжений в сечениях с винтовой нарезкой, kо = 0,8; коэффициент условий работы спаренных болтов Кс = 0,85.Принимаем 2 d 24, Aнт = 2*0.8*4,52 = 7,23 см > 3,98 см.3.6.2 Расчет нагельных болтовКоличество болтовых нагелей диаметром 20 мм, необходимых для закрепления металлических накладок к стволу колонны определится следующим образом:nб> Na / ns Tб mн = 50,1 / 2 * 10* 1,2 = 2,09Здесь Tб = Tи = 2.5 d2 = 10 кН < Tсм = 0.5 cd = 0.5 *16*2 = 16 кН.Можно принять количество болтов 4, но это не целесообразно. В этом случае необходимо увеличить диаметр нагельных болтов до 22 мм.и сделать пересчет с учетом измененного эксцентриситета! Требуемая площадь сечения накладокAтр > Na / 2 Ryγc = 50,1/2* 23.5*0.95 = 1,22 см .Принимаем накладку bн = 11 см, tн = 8 мм,Aнт = 0,5(11 – 2,3) = 1,85 см > 1,22 см .3.6.3 Проектирование монтажных столиковРазмеры монтажного столика в плане определим из условия размещения шайбы под анкерные болты диаметром 20 мм: a > 4d = 80 мм.Принимаем монтажный столик размером 80х100 мм.Напряжения смятия, возникающие по плоскости контакта между шайбами и монтажным столиком под действием анкерных усилий:σсм = Na/ 2 Aсм = 50,1/2*8*10 = 0,31 кН/см2.Изгибающий момент для единичной полосы монтажного столика (как пластины, подкрепленной по трем сторонам, и соотношением размеров в плане b / a = 10 / 8 = 1,25):Mmax = βa2σсм = 0,121* 82* 0,31 = 2,4кНсм.Требуемая толщина монтажного столикаtст > (6 Mγп / γсKплRи )0,5 = (6* 2,4/1,2*23,5)0,5 = 0,74 см.Принимаем tст = 10 мм.4. Мероприятия по защите конструкций от возгорания и гниенияЗащита конструкций от возгоранияВ качестве метода защиты строительных конструкций от возгорания применяем антипирирование. Простейшим и доступным способом является пропитка древесины карбамидными смолами. Смолу марки МФ-17 разбавляют водой до 20-25%-й концентрации и подогревают до 60-65ºС при постоянном перемешивании. В раствор смолы загружают на 3-4 ч древесину влажностью не более 12-15% и плотно закрывают ванну крышкой. Затем древесину вынимают, держат для стока смолы 1-2 ч, после чего погружают на 2-2,5 ч в 3-5% раствор аммиака при температуре 40-45ºС. Сушку проводят при 100±2ºС в течение 2-6 ч. Древесина, обработанная антипиренами методом глубокой пропитки, устойчивее, чем окрашенная, против действия огня.Огнезащитные составы следует наносить на готовые деревянные конструкции, не подвергающиеся последующей механической обработке. Перед нанесением составов поверхность должна быть очищена от пыли и грязи. Обработку поверхности следует производить при положительной температуре не ниже 10ºС и относительной влажности воздуха не более 70% или в соответствии с требованиями ТД. Не допускается производство огнезащитных работ при отрицательных температурах, воздействии атмосферных осадков и прямых солнечных лучей. Огнезащитные составы обладают различными эксплуатационной стойкостью и долговечностью, поэтому необходим периодический контроль за состоянием защищенной поверхности и, в случае необходимости, проведение своевременных ремонтно-восстановительных работ. При нанесении огнезащитных составов применяется специальное оборудование ( см. табл.):Оборудование, применяемое для защиты металлических конструкцийСтадии работы (операции)Материалы и оборудованиеИзмерение влажности древесиныВлагомер марки ЭВ-1, ЭВ-11, ВПК-12М и др.Очистка поверхностиВетошь, растворители, моющие средства, химические средства для удаления старой краски, шпатели, скребки, щеткиПриготовление рабочего огнезащитного состава Смесители или емкости для смешения из коррозионно-стойкого материала, термометры, ареометры, весовые и объемные дозаторы, рН-метр, весы, гидронасосы, сита, оборудование для фильтрации и отстояНанесение на защищаемые поверхностиКисти и валики малярные, окрасочные агрегаты и установки для малярных работ типа СО-5А, СО-150, СО-154, ТМ-1А и др.Контроль за качеством нанесенияЩупы специальные для определения толщины слоя, штангенциркуль, переносной прибор конструкции ВНИИПОЗащита конструкций от биологического поврежденияДля защиты от биологического разрушения деревянных конструкций, не подвергающихся в процессе эксплуатации атмосферным воздействиям, рекомендуется антисептик Домовой ( ТУ 2499-008-11622992-01 ). Для конструкций, не выходящих внутрь помещения, - Биодекор( ТУ 2499-006-11622992-01 ). Эти антисептики дезинфицируют древесину, уничтожают все виды грибка, плесени и предотвращают их распространение.Обработка дерева защитными средствами производится обычно после завершения отделки деревянных элементов. Если затем требуются доработки, сверление отверстий и т. п., то открытые поверхности дерева следует обрабатывать заново. Трещины, появившиеся позднее, в результате высыхания также следует затем обработать. Применяемое при этом средство не должно повреждать предыдущего слоя. Соприкасающиеся плоскости в труднодоступных участках следует подвергнуть пропитке своевременно. Чтобы обеспечить длительную защиту древесины, нужно пользоваться способами, при которых достаточные количества защитных средств наносились бы равномерно и, по возможности, проникали глубже внутрь.Профилактические меры осуществляются при заготовке леса, хранении на стройплощадках и при эксплуатации зданий. Предусматривают сплошную ( со всех сторон ) обработку деревянных элементов антисептиками. Истребительные меры при обнаружении жуков заключаются в удалении поражений древесины и обработке очагов развития химическими веществами (инсектициды). Очаги поражения древесины жуками можно ликвидировать введением раствора инсектицида в толщу древесины, чем достигается немедленная гибель находящихся там древоточцев, а также обработкой поверхности пораженных элементов инсектицидными составами, вызывающими гибель взрослых жуков при вылете их из древесины.Введение инсектицида в толщу древесины осуществляется либо путем шприцевания его в летные отверстия, либо в специально высверленные отверстия с помощью нагнетающих устройств, работающих под давлением.5. Список используемой литературы1. СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции»;2. СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия»;3. Карлсен Г. Г. «Индустриальные примеры проектирования. Деревянные конструкции»;4. Справочник проектировщика 1937 года выпуска;5. Иванов В.А. «Конструкции из дерева и пластмассы»;6. ГОСТ 39161.-96 «Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород»;7. СН 11-57 «Инструкция по проектированию и изготовлению клееных деревянных конструкций и строительных деталей».