Проектирование несущих конструкций

где - 5%-ный квантиль модуля сдвига вдоль волокон по таблице А1 [9];

- эффективная (приведенная) длина пролета изгибаемого элемента, зависящая от условий опирания и вида нагрузки;

Значение принимаем по таблице 8.1 [9].

Расчетную длину элемента принимаем равной расстоянию между двумя точками закрепления из плоскости:

;

;

Для получим =1 согласно пункту 8.5.8 [9].

Таким образом, устойчивость плоской формы деформирования колонн обеспечена.

5.1 Расчет узла защемления колонны в фундаменте

Колонна является сжато-изгибаемым элементом. Расчет ведем по максимальному усилию, возникающему в стержне №1 колонны при 7 варианте нагружения по пункту 2.7.1 N_d=-151,102кН, а соответствующий изгибающий момент равен: M_d=19,410 кНм.

При этом сочетании нагрузок получим максимальные усилия в анкерах конструкции узла защемленной приставки из бетона класса С35/45( f_cd=19,4Мпа > f_cm.0.d.=16,97Мпа), из которой выпущены четыре стержня из арматуры профиля из стали класса S400(f_yd=367Мпа). Вклеивание арматурных стержней в древесину осуществляется с помощью эпоксидного клея ЭПЦ-1.

Предварительно принимаем диаметр арматурных стержней 25 мм. Тогда диаметр отверстия будет:

Расстояние между осью арматурного стержня до наружных граней колонны должно быть не менее 2d₀:

При определении усилий в арматурных стержнях учитываем, что прочность бетона на смятие больше прочности древесины. Конструкция узла защемления колонны изображена на рисунке 5.1:

Рисунок 5.1 - Конструкция узла защемления колонны

Рисунок 5.2- Схема действия сил на колонну

Фундамент условно отбросим и действие его на колонну заменим силами N_d и M_d. Пренебрегая (для упрощения расчёта) работой сжатия арматурных стержней, усилия в растянутых арматурных стержнях находим, используя два условия равновесия (рисунок 5.2).

Условия равновесия:

(5.18)

При N=-151102 Н, M_d=194100 Н мм, h_k=616 мм, b_k=265 мм.

Из второго равенства определим х, а затем, подставив значение х в первое равенство, получим значение N_d:

Х₁ не соответствует граничным условиям х₁=1696>h=616 мм, что недопустимо.

Следовательно, х=-15.

Требуемая площадь двух арматурных стержней:

В соответствии с сортаментом арматуры предварительно принимаем шесть стержней d=25 мм, для которых A_s=29,46 см²>22,932 см².

Определим расчетную несущую способность вклеенного вдоль волокон стержня на выдергивание по формуле и проверим подобранные стержни:

Где

Здесь f_v,k - характеристическое значение прочности при сдвиге вдоль волокон, f_v,k=9,5 Мпа;

k_sys = 1 - коэффициент прочности системы, по рисунку 6.12 [8];

k_mod = 0,9 - коэффициент модификации, учитывающий длительность нагружения и условия эксплуатации, принимаемый по [табл.7.2, 9];

= 1,20 - частный коэффициент свойства материала принимаем по [табл.7.1, 9];

d₀=30 мм - диаметр отверстия под вклеенный стержень;

l_d=300 мм - расчетная длина заделываемой части стержня;

k_n3 - коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений сдвига в зависимости от длины заделываемой части стержня.

Коэффициент k_n3 определяем по формуле:

где d=25 мм - номинальный диаметр стержня.

Так как неравенство выполняется следовательно, окончательно принимаем арматуру диаметром d=25 мм.

6. Мероприятия по обеспечению пространственной жесткости и геометрической неизменяемости здания

Для обеспечения пространственной неизменяемости и жесткости конструкций в деревянных зданиях и сооружениях необходима постановка связей в покрытии и связей между колоннами каркасов в продольном направлении.

Мероприятия по обеспечению пространственной жесткости и геометрической неизменяемости здания проектируем в соответствии с пунктом 10.9[4].

Связевые блоки жесткости выполняем путём установки связевых ферм.

Скатные связи располагаем в плоскости верхнего пояса непосредственно у торцевых стен не реже чем через 30 м.

Схема решётки связевой фермы.

Принимаем раскосную решётку при частом расположении прогонов (через 2,4м). Решётку выполняем деревянной при самом длинном элементе решётки 5,02 м.

Узел соединения связи СС1 с основной несущее конструкцией представлен на рисунке 6.2.

Рисунок 6.2 - Схема соединения скатных связей

Вертикальные связи

Для обеспечения продольной устойчивости деформации должны быть устранены постановкой вертикальных связей по колоннам и в шатре, что и изображено на рисунке 4.1.

Согласно подпункту 10.9.4 [4] в плоскости стен устанавливаем в пределах блоков жесткости продольные связи: -- при защемленных колоннах в плоскости рамы каркаса;

Принимаем две сопряженные связи с крестовой системой решетки.

7. Мероприятия по обеспечению долговечности основных несущих и ограждающих конструкций

Мероприятия по обеспечению долговечности основных несущих и ограждающих конструкций выполняем в соответствии с [1,4].

Для защиты деревянных конструкций от увлажнения, биоразрушения и возгорания необходимо использовать конструктивные и химические мероприятия.

Конструктивные мероприятия.

Суть конструктивных мероприятий по борьбе с недопустимым увлажнением сводится к тому, чтобы обеспечить воздушно-сухое состояние деревянных элементов здания. Это достигается гидро-, пароизоляцией, что препятствует увлажнению древесины грунтовой, атмосферной или конденсационной влагой.

Конструктивные мероприятия по борьбе с недопустимым увлажнением древесины при эксплуатации следующие:

- конструктивная защита древесины закрытых помещений от увлажнения атмосферными осадками достигается устройством гидроизоляции - полной водонепроницаемостью мастичной кровли.

- пароизоляцией - полиэтиленовой плёнкой толщиной 2 мм.

- предотвращение увлажнения атмосферными осадками осуществляется устройством свесов крыши, надлежащим отводом воды с крыш. Деревянная наружная обшивка должна быть водонепроницаемой.

- превышение отметки низа опорных частей колонны относительно отметки чистого пола на 150 мм.

- применяется горизонтальная гидроизоляция в виде 2 слоев рубероида на стыке колонн с фундаментом.

- устройство цокольного ж/б бортика оборудованного оцинкованного козырька и 1 слоя рубероида в месте контакта с стеновой панелью и колонной.

Химические мероприятия.

В тех случаях, когда конструкционными мероприятиями нельзя устранить длительное или периодическое увлажнение древесины должны применяться химические меры защиты.

В соответствии с таблицами 8.1-8.4 [1] в зависимости от вида конструкции степень агрессивного воздействия - среднеагрессивная, что вызвано применения химически стойкие, влагостойкие лакокрасочные материалов или химически стойких влагостойкие пропиточные составов по таблице 8.3 [1]. По таблице 8.4 [1] принимаем лакокрасочный материал - Эмаль ХВ-785 по ГОСТ 7313. Для поверхностной пропитки древесины конструкций применяем по таблице 8.6 [1].

- Для защиты от конденсации в местах соприкосновения конструкции с металлическими элементами (узлы в металлодеревянной ферме), также для огнезащиты древесину пропитывают ТХЭФ-ПТ.

- Для защиты от коррозии стальных конструкций со сварными, болтовыми соединениями необходимо предусмотреть их окраску лакокрасочными материалами, эмалью ПФ-115.

Список литературы

1 А. Р. Волик, Пособие для выполнения курсового и дипломного проектирования по курсу «Конструкции из дерева и пластмасс»; учебно-методический комплекс, Гродно,2011. - 299с.

2 СНБ 5.08.01-2000. КРОВЛИ. Технические требования и правила приемки. - М. : Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2000. - 30 с.

3 СНиП 2.01.07-85. "Нагрузки и воздействия". - М.: Государственный строительный комитет СССР, 1988. - 10 с.

4 ТКП 45-5.05-146-2009. Деревянные Конструкции. Строительные нормы проектирования. - М.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2009. - 63 с.

5 ТКП EN 1991-1-3-2009. ЕВРОКОД 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые воздействия. - М.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2009. - 42 с.

6 ТКП EN 1991-1-4-2009. ЕВРОКОД 1. Воздействия на конструкции. Часть 1-3. Общие воздействия. Ветровые воздействия. - М.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2010. - 120 с.

7 ЕВРОКОД EN 1990. Основные положения по проектированию несущих конструкций. - М.: Европейский стандарт. Русская версия, 2011. - 144 с.

8 ТКП EN 1995-1-1-2009. ЕВРОКОД 5. Проектирование деревянных конструкций. Общие правила и правила для зданий. - М.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2010. - 98 с.

9 ТКП 45-5.05-275-2012. Деревянные конструкции. Правила расчета.- М.: Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2013. - 111 с.

Приложение