Несущая способность колонны дерево

Тема 5.3. Расчёт деревянных стоек

Область распространения и простейшие конструкции деревянных стоек. Особенности работы деревянных стоек под нагрузкой и предпосылки для расчёта.

Расчёт центрально сжатых стоек цельного сечения. Общий порядок расчёта.

Примеры расчёта деревянных стоек на подбор сечения и проверку несущей способности.

Правила конструирования центрально сжатых деревянных стоек и узлов.

Понятие о расчёте и конструировании деревянных стоек составного сечения.

Тема 5.4. Расчёт железобетонных колонн

Область распространения и простейшие конструкции железобетонных колонн.

Особенности работы железобетонных колонн под нагрузкой и предпосылки для расчёта.

Расчёт центрально сжатых железобетонных колонн прямоугольного сечения со случайным эксцентриситетом. Общий порядок расчёта.

Примеры расчёта железобетонных колонн на подбор сечения рабочей продольной арматуры.

Правила конструирования железобетонных колонн. Понятие о расчёте внецентренно сжатых колонн.

Вопросы для самоконтроля

1. Где даётся и от чего зависит расчётное сопротивление стали?

2. Назовите основные части стальной колонны.

3. Какие колонны называются центрально и внецентренно сжатыми?

4. Какие факторы вызывают появление случайного эксцентриситета?

5. Приведите примеры центрально и внецентренно сжатых элементов.

6. Как проверить устойчивость центрально сжатой стальной колонны? (Порядок расчёта).

7. Какая расчётная схема колонны?

8. Какой наиболее эффективный профиль проката вы можете предложить для стальной колонны? Почему?

9 В чем заключается потеря общей и местной устойчивости стальной колонны?

10. От чего зависит несущая способность стальной колонны?

11. Какие проверки выполняют для сжатых деревянных стержней?

12. Как учитывается порода древесины в расчёте?

13. Как учитывается влажность среды и условия эксплуатации в расчёте?

14. Какое сечение является оптимальным для сжатых элементов?

15. Каков порядок проверки устойчивости деревянных стоек?

16. Как подобрать сечение сжатых деревянных элементов? (Порядок расчёта).

17. Обоснуйте экономическую эффективность увеличения класса бетона сжатых элементов.

18. Какие классы бетона и арматуры применяют для продольных и поперечных стержней колонн?

19. Выгодно ли применять высокопрочную арматуру в колонне?

20. Как определить расчётную длину колоны?

21. Какая расчётная схема колонны?

22. От чего зависит площадь рабочей арматуры колонны?

23. От чего зависти шаг хомутов в колонне?

24. Какова роль продольных и поперечных стержней в колонне?

В результате изучения раздела студент должен:

иметь представление о расчёте стальных колонн сквозного сечения,

составных деревянных стоек, о расчёте внецентренно сжатых конструкций;

знать работу сжатых конструкций под нагрузкой и особенности их

работы в зависимости от материала; возможный характер потери

несущей способности и предпосылки для расчёта; правила конструирования

уметь рассчитать, т.е. подобрать сечение или проверить несущую способность: стальной колонны из прокатного и сварного сплошного сечения; деревянной стойки цельного сечения, железобетонной колонны квадратного сечения (со случайным эксцентриситетом).

Источник

Расчет стойки на прочность, устойчивость, гибкость — онлайн-калькулятор

Рассчитайте стойку на прочность, устойчивость, гибкость с помощью онлайн-калькулятора — расчет деревянной, металлической и бетонной стойки.

• Другие варианты расчета
• Расчёт
• Сохранить
• Справка
• Партнерские скидки
• Виджет на сайт
• Комментарии

Устойчивость стойки — это ее способность сохранять исходное состояние и целостность под воздействием внешних сил. В строительстве определение устойчивости является ключевым, поскольку исчерпание запаса прочности может привести к деформациям и/или потере несущей способности, что в свою очередь приводит к потере эксплуатационных свойств материала, и как следствие, вызывает аварийное состояние всего сооружения в целом.

При помощи калькулятора расчета стойки можно определить прочность, устойчивость и гибкости балки разных сечений из металла, бетона или дерева соответствующего класса/сорта качества. Для вычисления конечных значений программа выполняет расчет сопротивления материала, площади сечения стойки, вызываемого напряжения, радиуса инерции по выбранной схеме крепления. Удовлетворительная проверка будет обозначена зеленым цветом, неудовлетворительная красным .

Как рассчитать стойку на устойчивость?

1. Выберите сечение балки (двутавр, швеллер, уголок, труба круглая, труба профильная, круг, прямоугольник, квадрат).
2. Выберите материал балки (металл, дерево, бетон).
3. Выберите класс прочности/сорт качества материала.
4. Укажите схему крепления стойки (шарнир-шарнир, шарнир-заделка, заделка-заделка, свободный конец).
5. Введите длину стойки, м.
6. Введите значения сечения стойки, мм.
7. Введите испытываемую нагрузку, кН.
8. Нажмите кнопку «Рассчитать»

Смежные нормативные документы:

• СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»
• ГОСТ 27751-2014 «Надежность строительных конструкций и оснований»

Источник

2.5 Практическая работа №5 Расчёт деревянной стойки

Сечение ослаблено двумя отверстиями под болты диаметром 16 мм (см. рис.5) верхний конец стойки закреплён шарнирно, нижний — жёстко.

Рисунок 5 — Расчётная схема и сечение стойки

Решение

Расчётное сопротивление древесины сжатию R_с = 15·10 3 1,3 = 19,5 кПа,

где 1,5 – коэффициент т_п для дуба.

Площадь нетто (за вычетом ослаблений)

А_п = b(h — 2d) =0,13(0,15 — 2·0,016 ) = 0,0153м 2

Полная площадь (площадь брутто)

П роверка прочности по формуле

где γ_n -коэффициент безопасности по назначению, для зданий второго класса γ_n =0,95.

Условие удовлетворяется, прочность стойки обеспечена.

Проверка устойчивости стойки

Расчётная площадь сечения зависит от площади ослаблений и их расположения. Ослабления не выходят на кромку элемента.

Площадь ослаблений сечения отверстиями Ø16

Условие удовлетворяется, значит расчётная площадь сечения

Минимальный радиус инерции сечения i_min ,определится

i_min =0,289 b = 0,289·0,13 = 0,0375м.

где μ — коэффициент, зависящий от условий закрепления концов элемента.

Гибкость λ определяется по формуле

При гибкости λ ≤ 70 коэффициент продольного изгиба φ определяется по формуле

φ = 1- а(λ / 100) 2 , где а = 0,8 для древесины.

Проверка устойчивости по формуле

Условие удовлетворяется, устойчивость обеспечена.

Пример 2- Определить несущую способность деревянной стойки из бруса

Условия закрепления — оба конца шарнирно закреплены (см рис.6 ).

Сечение ослаблено двумя боковыми вырезами по 20 мм.

Рисунок 6 — Расчётная схема и сечение стойки

1. Расчётные характеристики

Расчётное сопротивление древесины R_c = 15·1,1·10 3 = 16,5·10 3 кПа.

Коэффициент надёжности по назначению γ_п = 1.

Площадь нетто А_п , м 2 определится по формуле

А_п = b(h — 2·a) = 0,15(0,2 — 2·0,02)= 0,024м 2

N ≤ 16,5∙10 3 ∙0,024 / 1 = 396 кН.

где A_расч — расчётная площадь сечения. Ослабления сечения не выходят на кромку элемента, поэтому принимаем

Минимальный радиус инерции сечения

i_min =0,289 b = 0,289·0,15 = 0,043м.

Гибкость λ определяется по формуле

При гибкости λ > 70 коэффициент продольного изгиба φ определяется по формуле

где В = 3000 для древесины.

Несущая способность из условия устойчивости (см. формулу (9)) определяется

N ≤ 0,51∙0,03∙16,5∙10 3 / 1 = 252,5кН.

Из двух условий принимаем минимальное значение.

Несущая способность N = 252,5 кН.

Исходные данные к практической работе №5 выдаются по карточкам — заданиям.

Источник

Колонны

6.50. Деревянные колонны каркасных зданий могут осуществляться в виде дощатоклееных и составных брусчатых элементов прямоугольного сечения с защемлением в пяте. Высоту сечения наружных колонн рекомендуется принимать h = 1/16 — 1/12 длины колонны, а ширину сечения b = h/4 — h/2.

Для внутренних колонн допускается использование квадратного сечения.

Защемление деревянной колонны в пяте осуществляется с помощью анкерных креплений к оголовку, верхняя отметка которого должна возвышаться над уровнем пола св. 15 см.

Рис. 62. Варианты анкеровки клееной колонны в подошве посредством металлических деталей

1— колонна (поперечный разрез);2— анкеры

6.51. В зависимости от схемы нагружения колонна рассчитывается на центральное сжатие или на сжатие с изгибом и проверяется на устойчивость плоской формы деформирования.

6.52. Сечение колонны подбирается методом последовательного приближения на воздействие наиболее невыгодного сочетания нагрузок, задаваясь в рекомендуемых пределах значениями высоты и ширины сечения.

Подбор сечения анкерных креплений и проверка прочности сечения в пяте колонны (рис. 62) производятся в зависимости от величины эксцентриситета e₀ = M_д/N, где M_д = M/ξ.

Если e₀ ≤ h/6 и все сечение сжато, то анкерные крепления в пяте ставятся конструктивно. При этом суммарная площадь их сечения должна составлять не менее 1 % площади сечения колонны.

Если e₀ > h/6 и сечение колонны сжато не по всей площади, то возникающее растягивающее усилие N_a, которое должно быть воспринято анкерными креплениями, определится в первом приближении по формуле

N_a = N(e₀ — h/2 + x/3)/(h₀ — x/3). (50)

x = h[(1 + h)/6e₀]/2 — высота сжатой зоны сечения,

h₀ = h ± a — расстояние от центра тяжести анкерных сечений до сжатой грани колонны в соответствии с рис. 62;

a — расстояние от центра тяжести анкерных креплений до ближайшей к ним грани колонны.

Площадь сечения анкерных креплений со стороны растянутой зоны сечения колонны определяется из условия

F_a ≥ N_a/R_a, (51)

где R_a — расчетное сопротивление растяжению стальных анкерных креплений (болтов, арматуры).

6.53. Проверка прочности сечения в пяте колонны производится в приведенной ниже последовательности. Сначала находятся возможные предельные значения осевого усилия N₁ и N₂

N₁ = bh₀R_см[2(1 + T/A)] — T; N₂ = bhR_см/2,

где T — расчетная несущая способность анкерного крепления, принимаемая равной меньшему из двух значений T_a и T_д:

T_a = F_aR_a — несущая способность самого анкерного крепления;

T_д — несущая способность соединения анкерного крепления с древесиной согласно СНиП II-25-80 п. 5.31, при этом должно выполняться условие

Если N ≤ N₁, то прочность сечения обеспечена при

Ne ≤ (N + T)(h₀ — x/3), (52)

e = e₀ + h_a — h/2;

B = 20F_a(N + T)/(bT).

Если N₁ < N N₂, то прочность сечения обеспечена при

Ne ≤ (1/2)bx(h₀ — x/3)R_см, (53)

x = [N — A + ]/(bR_см).

6.54. Высоту сжатой зоны сечения x можно определить из кубического уравнения, используя выражения (50) и (51) для нахождения F_a:

Аx 3 + Вx 2 + Сx + Д = 0,

А = -2Nb/3, В = -2Nb(e₀ — h/2);

С = -80NF_a[e₀ + (h ± 2a)/2];

Д = 80NF_a[e₀ + (h ± 2a)/2](h ± a).

Тогда напряжения растяжения при анкерном креплении и краевые напряжения смятия в древесине проверяются по формулам:

σ_a = N(e₀ — h/2 + x/3)/[F_a(h₀ — x/3)] ≤ R_a;

σ_д = 2N(e₀ + h₀ — h/2)/[bx(h₀ — x/3)] ≤ R_см.

6.55. Анкерные крепления конструируются по симметричной схеме и предусматриваются со стороны растянутой и сжатой зоны, имея в виду возможную перемену знака момента в процессе монтажа и при эксплуатации.

6.56. При проектировании соединений деревянных клееных колонн с фундаментами на металлических закладных деталях должны учитываться требования огнестойкости и антикоррозионной защиты.

Источник