Расчет и конструирование основной стойки каркаса.

Статический расчет.

Статический расчет стоек заключается в расчете один раз статически неопределимой системы.

Постоянные расчетные нагрузки на раму:

- от веса покрытия

- от веса балки покрытия

- от веса стенового ограждения (

Временные нагрузки.

Ветровая нагрузка.

Ветровая нагрузка в СП 20.13330.2011 представленная виде двух составляющих – средней, статической, соответствующей установившемуся скоростному напору ветра, и пульсационной, динамической. Исходя из того, что здание в проекте по высоте менее 36 м и при отношении высоты к пролету менее 1,5 динамическую составляющую можно не учитывать.

Где ω₀ – нормативное значение ветрового давления, зависит для района строительства. г. Одесса относится к IV ветровому району строительства; k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте и тип местности, в курсовом проекте принимается тип местности В; с – аэродинамический коэффициент, для наветренной стороны с =0,8, для отсоса с =0,6; γ _f -коэффициент надежности по ветровой нагрузке, равный 1,4.

Расчетная ветровая нагрузка на раму от покрытия:

, тогда по таблице 11.2 СП 20.13330.2011 получим k(5,54)=0,53.

Активная нагрузка с наветренной стороны

Пассивная нагрузка с подветренной стороны

Ветровую нагрузку от участка стены выше верха стоек заменяем сосредоточенной горизонтальной силой

Расчетная ветровая нагрузка на раму от стены:

, тогда по таблице 11.2 СП 20.13330.2011 получим k(5)=0,5.

Активная нагрузка с наветренной стороны

Пассивная нагрузка с подветренной стороны

Снеговая нагрузка.

Расчетное значение снеговой нагрузки на горизонтальную проекцию покрытия равно

S=S₀μ = 0,8*1=0,8 кПа,

ГдеS₀ – вес снегового покрова на 1 м²горизонтальной поверхности земли, принимаемый по нормам в зависимости от снегового района. г. Одесса относится к I снеговому району;

μ – коэффициент, учитывающий профиль покрытия: для одно- и двускатной кровли при α<=25% μ = 1.

Снеговая расчетная нагрузка на верх колонны

Нагрузка от тельфера.

Постоянные нагрузки.

Постоянная расчетная нагрузка на стойку от вышележащих конструкции

.

Собственный вес стойки определим, задавшись предварительными размерами ее сечения; высота сечения , Принимаем сечение стойки состоящее из 9 слоев досок толщиной 33мм, тогда . Ширину сечения колонны принимаем равной  (после фрезерования боковых поверхностей колонны, склеенной из досок шириной 180мм). Собственные вес стойки:

Где ;  плотность древесины сосны.

Расчетная нагрузка от стенового ограждения, распределенная по вертикали с учетом элементов крепления (15% от веса стенового ограждения)

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены  на стойку принимаем равным полусумме высот сечений стойки и стены:

Определим усилия в стойках рамы, приняв следующие сочетания нагрузок: постоянная, снеговая, ветровая и крановая. Рама является один раз статически неопределимой системой, за неизвестное усилие принимается продольное усилие Xв ригеле:

Внутренние усилия в сечениях стойки от верха (x=0м) до заделки на опоре (  определим по формулам:

Изгибающие моменты в левой и правой стойках.

Поперечные силы.

Нормальные силы.

Где ,  коэффициенты сочетаний, вводимые для кратковременных нагрузок – снеговой, ветровой и крановой.

Усилия в левой и правой стойках на уровне заделки  составляют:

Усилие в остальных расчетных точках сведены в таблицу.

0,00	52,76	0,08	-0,08	0,89	0,97
1,00	55,64	1,38	1,34	2,03	1,54
2,00	58,53	3,64	3,49	3,16	2,10
3,00	61,41	6,88	6,36	4,29	2,67
4,00	64,29	11,09	9,97	5,43	3,24
4,50	65,73	13,56	12,05	5,99	3,52

Конструктивный расчет.

В плоскости рамы стойка работает как защемленная на опоре вертикальная консоль в условиях сжатия с изгибом. Из плоскости рамы стойка представляет собой стержень с неподвижными шарнирами на концах.

Сечение стойки имеет размеры 160х297мм, тогда:

;

;

; .

В плоскости рамы расчет стойки производится как сжато-изгибаемого элемента. Определим гибкость стойки в плоскости изгиба, считая, что в здании отсутствуют жесткие торцевые стены.

По формуле (30)[1] вычислим коэффициент

для древесины 2-го сорта. Расчетное сопротивление умножаем на коэффициент условия работы , по табл. 6[1], поскольку конструкцию мы рассчитываем с учетом воздействия ветровой нагрузки. Коэффициенты  и  в нашем случае равны 1,0.

Расчет стойки на прочность производим по формуле:

Из плоскости рамы колонну рассчитываем как центрально сжатый элемент. Расстояние между узлами вертикальных связей устанавливаем по предельной гибкости

Следовательно, достаточно раскрепить стойку по ее верху, тогда

,

Проверку устойчивости плоской формы деформирования производим по формуле:

,

Где расстояние между точками закрепления стойки из плоскости изгиба; коэффициент зависящий от формы эпюры изгибающих моментов на участке  (табл.2. Прилож.4[1]).

Следовательно устойчивость стойки обеспечена.