Курсовая работа - Конструирование и расчет ограждающих конструкций покрытия несущих трехшарнирных арок - файл n3.doc

Курсовая работа - Конструирование и расчет ограждающих конструкций покрытия несущих трехшарнирных арок
скачать (2572.1 kb.)
Доступные файлы (4):
n1.bak
n2.dwg
n3.doc989kb.09.04.2010 03:00скачать
n4.dwg

n3.doc

КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПОКРЫТИЯ И НЕСУЩИХ ТРЕХШАРНИРНЫХ АРОК
РАСЧЕТ ПРОГОНОВ ПОКРЫТИЯ
Перед началом расчета прогонов необходимо выполнить геометрический расчет арок, для определения снеговой нагрузки с учетом угла наклона оси полуарки.

Геометрический расчет арок

Арка кругового очертания

Строительную высоту арок рекомендуется принимать 1/7 или 1/6 от пролета (рис.4.2).


Рис.4.2. К геометрическому расчету круговой арки
Радиус кривизны для круговых арок определяется по формуле . Центральный угол ? (в градусах) определяется через тригонометрическую функцию sin ?/2 = L/2R. Длина дуги арки S = ?R?/180.
f=1/6*15=2,5 (м) – строительная высота.

м;

Sin ?/2 = L/2R=15/2*12.5=0,6 ;
?=2*arcsin(L/2R)= 74°
S=¶*R* ?/180=3.14*12.5*74/180=16.14 м. – длина дуги арки.
Сбор нагрузок
На данном этапе необходимо определиться с выбором кровельного материала, с общим составом и конструктивным решением ограждающего покрытия.

Нагрузки, действующие на прогоны, подсчитываются, как правило, на 1м2 проекции покрытия, с учетом угла наклона оси полуарки и представляются в табличной форме. Расчетное значение снеговой нагрузке qсн устанавливается по СНИП 2.01.07-85* [3].

Таблица 1

Сбор нагрузок на 1м2 проекции покрытия

(для холодной кровли)





Вид нагрузки


Нормативное

значение

кН/м2



f

Расчетное

значение

кН/м2

1.Кровельное покрытие

Кровельная сталь

?=?/4=74/4=18,5°

0,0006*7850/(100*cos18.5°)
2.Настил

?н ?/(100 cos?),

где ?н – толщина досок настила, м;

? – плотность древесины, кг/м3

0,04*500/(100*cos18.5°)
3.Собственный вес прогонов

?=500 кг/м3;

0,125*0,175*500/(100*1*cos18.5°)
Итого:

4.Снеговая нагрузка

для арок кругового очертания

при f/L=1/6

Итого:
Итого:


0.05

0.21


0.12
qнп =0,38


qнсн =0.7· 0.75qсн=
=0,7*0,75*2,4=1,26


qн =1,26
qн =1,64





1.1

1.05
1. 1


1.1

1,1


0.0525

0.231

0.132

qп =0,42


qасн =0.75qсн=
=0,75*2,4=1,8


q=1,8
q=2,22




Конструирование и расчет разрезных

прогонов из бруса
Шаг прогонов по скату принимается: а = 1.0 м.

С учетом принятого шага прогонов устанавливается значение линейной расчетной нормативной нагрузки.

Линейная нагрузка:

нормативное значение =1,64*1=1,64 кН/м;

расчетное значение =2,22*1=2,22 кН/м,

где – шаг прогонов (м).

Расчетная схема прогона:



Расчетный изгибающий момент =2,22*4,5І /8 = 5,62 кНм.

где = 4,5 м – пролет прогонов (м) равен шагу несущих конструкций.

Прогоны работают на косой изгиб (рис.4.3), поэтому напряжения и деформации необходимо определять с учетом их работы в двух плоскостях.

Нормальная составляющая момента

=cos? = 5,62* соs 18.5°=5.33 кНм;

Скатная составляющая момента

=sin?. = 5,62* sin18.5°=1.78 кНм;
Предварительно сечением прогонов следует задаться.

Например, bЧh можно принять в зависимости от пролета и шага прогонов: 125Ч175 мм. Моменты сопротивления сечения прогона относительно главных осей:

см3;

см3.

Проверка несущей способности прогонов по нормальным напряжениям осуществляется по формуле

? = Rи,
? = Rи =1,5 кН/см2 (для I сорта),




Рис. 4.3. Работа прогона на косой изгиб

где Rи – расчетное сопротивление изгибу, кН/см2;

, – изгибающие моменты, кНсм.

Необходимо оценить запас по прочности

(Rи – ?)100/Rи = (1,5-1,22)*100/1,5=18,7 % < 25%;
Запас по прочности, как правило, не должен превышать 20–25 %.
При расчете по деформациям соответственно необходимо найти прогибы прогона в плоскости нормальной и параллельной скату.

Расчет нормативных линейных составляющих нагрузок:

нормальных к скату =cos? =1,64* cos 18,5°=1,55 кН/м;

параллельных скату =sin ?. =1,64* sin 18,5°=0,52 кН/м;

Прогиб от нормальной составляющей

см,

Прогиб от скатной составляющей

см;

где , – значение нормативных нагрузок, кН/см;

=450 см – пролет прогона, т. е шаг несущих конструкций, см;

=1000 кН/см2 – модуль упругости древесины;
= см4;

= см4.
Суммарные деформации

см.

Относительные деформации не должны превышать

предельно допустимого значения < 0,005 ,

где =1/200=0,005 - предельные прогибы в долях пролета;

?n =1– коэффициент, учитывающий класс ответственности здания.
Статический расчет арок
Статический расчет арки любого очертания сводится к определению значений расчетных усилий от действующих постоянных и временных нагрузок. При этом можно воспользоваться данными сбора нагрузок на прогоны. Нагрузки, действующие на арку, необходимо скорректировать с учетом ее собственного веса.

Расчетная нагрузка от собственного веса арки рассчитывается ориентировочно по эмпирической формуле:

кН/м2,

где св = 3,5 -принимается от 3.0 до 3.5 (для пролетов 9–30 м)

=15 м – пролет арки, м;

=1,64 кН/м2– полное значение нормативной нагрузки принимается по таблице1.
Определение опорных реакций и расчетных внутренних усилий в арках кругового очертания.

В арках кругового очертания согласно СНиП «Нагрузки и воздействия» необходимо рассматривать два варианта загружения снеговой нагрузкой: равномерно распределенной и по треугольнику (рис 5.1). В связи с этим внутренние усилия следует вычислять отдельно от постоянной и снеговой нагрузки.

Расчетное значение постоянной линейной нагрузки с учетом собственного веса арки qсв

qрп = (qп + qсв)а =(0,42+0,09)*4,5=2,30 кН/м2,

где а =4,5 – шаг арок, м;

qп =0,42 кН/м2– принимается из таблицы 1.
Значение расчетной линейной равномерно распределенной снеговой нагрузки

qрсн = qасн а=1,8*4,5=8,10 кН/м2.

где qасн =1,8– расчетное значение снеговой нагрузки (кН/м2) устанавливается с учетом района строительства (таблица 1). Значения ?1 и ?2 приняты по СНиП «Нагрузки и воздействия»[3];

а =4,5 – шаг арок, м.

Для определения расчетных усилий в арках кругового очертания необходимо заполнить таблицу 2.




Рис.5.1 Расчетная схема круговой арки
Значения М, N, Q, H a и Rа для каждой схемы загружения определяются путем умножения данных столбцов 2, 3, 4 и 5 на множитель в столбце 6 при f/L =1/6 .

Для определения расчетных значений изгибающего момента от действующих нагрузок необходимо рассмотреть их наиболее невыгодные сочетания: 1) постоянная + снеговая равномерно распределенная на участке 0.5 пролета слева; 2) постоянная + снеговая равномерно распределенная на участке 0.5 пролета справа;3) постоянная + снеговая по всему пролету; 4) постоянная + снеговая по треугольной схеме на половине пролета слева; 5) постоянная + снеговая по треугольнику на всем пролете. За расчетное значение изгибающего момента принимается максимальное по модулю значение.

Расчетное значение продольной силы определяется для того же сочетания нагрузок, при котором получено максимальное значение момента. Для H a и Rа рассматриваются сочетания, дающие максимальное значение опорных реакций.
Таблица 2

Данные для определения расчетных усилий в арках кругового очертания


Схема загружения

Внутренние усилия и опорные

реакции при f/l =1/6

1

2

3

4

5

6



М

кНм

N

кН

Hа

кН

Rа

кН

Множитель

Постоянная

равномерная


-0.0027 L2

-0,0027*15І*2,30

= -1,40


0.79 L

0,79*15*2,30

=27,26


0.75 L

0,75*15*2,30

=25,88


0.5 L

0,5*15*2,30

=17,25


qрп=2,30

Снег слева



0.0143 L2

0,0143*15І*8,10

= 26,06


0.393 L

0,393*15*8,10

=47,75


0.375 L

0,375*15*8,10

=45,56


0.375 L

0,375*15*8,10

=45,56


q рсн=8,10

Снег справа


-0.0168 L2

-0,0168*15І*8,10

= -30,62


0.393 L

0,393*15*8,10

= 47,75


0.375 L

0,375*15*8,10

= 45,56


0.125 L

0,125*15*8,10

= 15,19


q рсн=8,10

Снеговая

по треуг-ку на ℓ


0.0073 L2

0,0073*15І*16,2

= 26,61


0.193 L

0,193*15*16,2

=46,90


0.1875 L

0,1875*15*16,2

=45,56


0.23 L

0,23*15*16,2

=55,89


2а q сн=

2*4,5*1,8=16,2

Снеговая по треугольнику слева


0.01 L2

0,01*15І*16,2

= 36,45


0. 126L

0,126*15*16,2

=30,62


0.125 L

0,125*15*16,2

=30,38


0.208 L

0,208*15*16,2

=50,54


2а q сн=

2*4,5*1,8=16,2

Расчетные значения

35,05

57,88

71,44

73,14




Подбор поперечного сечения арок
Арки треугольного и кругового очертания рассчитываются, как сжато изгибаемые элементы. Проверка прочности осуществляется по формуле .

Прежде чем приступить непосредственно к проверке прочности следует задаться размерами поперечного сечения и выполнить предварительные расчеты. На первом этапе расчета задаются шириной поперечного сечения с учетом острожки пиломатериала по кромкам. Обычно используется пиломатериал хвойных пород в соответствии с требованиями ГОСТ 8486-86*. Ширину поперечного сечения b можно принять 110 мм, 135 мм, 160 мм или 185мм. Толщина пиломатериала с учетом острожки может быть принята 26, 33 или 35 мм.

Принимаем: b = 110 мм; толщина 26 мм.
Расстояние между точками раскрепления арок из плоскости для принятой ширины сечения должно быть не более

с = ? пр 0,289b=120*0,289*11=381,5 см,

где ?пр – предельная гибкость равна120.
Предварительная высота поперечного сечения арок может определяться из условия изгиба, поскольку размеры сечения сжато-изгибаемых элементов в большей степени зависят от величины изгибающего момента

см.

где 0.8 – коэффициент, учитывающий влияние продольной силы;

Rи =1,5 – расчетное сопротивление изгибу (кН/см2) устанавливается по таблицам Приложения с учетом ширины поперечного сечения арки(табл.1), толщины досок (табл.7), породы древесины (табл.2.), условий эксплуатации (табл.4) и класса ответственности здания (табл.11).

Фактическую высоту поперечного сечения арки необходимо скорректировать с учетом принятой толщины пиломатериала. Высота поперечного сечения должна быть кратной толщине доски.

Принимаем: h = 39 см.
Момент сопротивления предварительно принятого поперечного сечения арки, см3

W = bh2 /6 = 11*392 /6 =2788,50 см3 ;
Гибкость арки в плоскости действия момента

= 0/(0.289h)= 936,12/(0,289*39)=83,1 ? 120

При определении гибкости расчетная длина 0 устанавливается с учетом типа арки и схемы загружения, которой соответствуют расчетные усилия, согласно СНиП -25-80 «Деревянные конструкции» [1]. Для арок кругового очертания расчетная длина принимается 0=0.58S=0,58*16,14*10І=936,12 см.,

где S – полная длина дуги арки.

Если условие по гибкости не выполняется высоту поперечного сечения необходимо увеличить, добавив несколько досок.
Коэффициент, учитывающий дополнительный изгибающий момент от продольной силы при деформации полуарки, определяется по формуле

01.0

где N=57,88 – расчетное значение продольной силы, кН;

F=11*39=429 – площадь поперечного сечения арки ,см2,

Rc=1,5 – расчетное сопротивление древесины сжатию в кН/ см2 устанавливается по таблицам Приложения с учетом ширины и толщины пиломатериала, породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания. При определении расчетного сопротивления Rc необходимо дополнительно ввести коэффициент mб =0,875, если высота поперечного сечения больше 50см.

1,0

В арках кругового очертания нет необходимости в создании эксцентриситета, поэтому за расчетный изгибающий момент принимается значение изгибающего момента М, полученное при статическом расчете арки (таблица 2)

Проверка прочности принятого сечения арок любого очертания выполняется по формуле:

,

где кНсм;

=57,88 – расчетное значение продольной силы, кН;

F, W –площадь и момент сопротивления поперечного сечения арки, см2 и см3 соответственно;

– расчетное сопротивление древесины сжатию (определялось ранее при расчете коэффициента ?), кН/см2.

кН/см2
Затяжка рассчитывается как центрально растянутый элемент на действие распора . Требуемая площадь поперечного сечения затяжки

см2.

где – расчетное сопротивление стали. Для стали С245 ГОСТ 27772-88 принимается равным 24 кН/см2 [2];

?с – коэффициент условий работы может быть принят 1.05;

?n – коэффициент, учитывающий класс ответственности здания, принимаем 1.

Затяжка, как правило, конструируется из двух спаренных уголков. Минимальные (конструктивные) прокатные профили ∟50Ч5 или ∟63Ч4 (ГОСТ 8509-93).

Принимаем: профили ∟50Ч5 (ГОСТ 8509-93).
Затяжка также может выполняться из круглой стали.

В случае необходимости рассчитывается стык затяжки. По длине элементы затяжки соединяются планками для обеспечения совместности их работы. Соединительные планки ставятся через 80 радиусов инерции одного уголка. Для того, чтобы исключить провисание затяжки от собственного веса необходимо установить подвески из круглой стали диаметром 12–16 мм через 400 радиусов инерции одного уголка.

Конструирование и расчет опорных узлов
Конструктивно опорные узлы треугольных арок и арок кругового очертания решаются в целом одинаково. Отличие заключается в том, что в арках треугольного очертания узлы решаются с эксцентриситетом, а в арках кругового очертания – центрально (рис. 6.4, 6.5).

Для расчета и конструирования опорного узла арок необходимо установить значение расчетной продольной силы в опорном сечении.

Для арок кругового очертания продольная сила в опорном сечении определяется с учетом данных таблицы 2 по формуле:
N= Ra sin?. + Ha cos ?= 73,14*sin37°. + 71,44* cos 37°=100,96 кН,
где угол ? = 37° равен половине центрального угла = 74°.
Опорный узел клееных арок с затяжками выполняется при помощи стального сварного башмака. Башмак состоит из опорной плиты, фасонок и упорной диафрагмы.

Опорная плита башмака располагается горизонтально. Вертикальные фасонки привариваются к опорной плите.

Между фасонками вваривается упорная диафрагма прямоугольного или ребристого сечения Упорная диафрагма может располагаться наклонно, перпендикулярно оси арки или вертикально. В первом случае поперечная сила воспринимается нагелями, соединяющими фасонки с аркой, во втором случае поперечная сила воспринимается лобовым упором арки в опорную плиту или обвязочный брус.

Упорная диафрагма чаще всего решается в виде плиты, усиленной ребрам жесткости, что позволяет уменьшить расчетный пролет плиты при расчете ее на изгиб. Ребра жесткости выполняются из листового металла

Толщина фасонок назначается в зависимости от величины действующей в опорном узле продольной силы.

При N до 150 кН ……………….6 мм;

N = (160–250) кН…………..8 мм;

N = (260–400) кН ……… 10 мм

Принимаем: =6 мм;

?р =6 мм;

nр =3;

р =50 мм;

Толщину ребер ?р можно принять равной толщине фасонок, а длину ребер р принять в пределах от 50 до 120 мм.

Количество ребер nр принимается, как правило, не более трех. Расстояние между ребрами «а» должно быть не менее 50 мм из условия выполнения сварочных работ и не более ширины b поперечного сечения арки Упорная плита может решаться с консолями. Длина консольных свесов aк принимается в пределах 0.3–0.7 ширины b поперечного сечения арки.
В арках кругового очертания высота упорной плиты hуп рассчитывается из условия работы торца арки на смятие вдоль волокон силой N (рис. 6.4) :

hуп=см,


где Rсм = 1,3 – расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон, принимается по Приложению с учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания, кН/см2;

N =100,96 – продольное усилие в опорном сечении, кН;

b=11 – ширина поперечного сечения арки, см.

Высота упорной плиты hуп в арках кругового очертания должна быть не менее 0.4 высоты поперечного сечения арки.

Принимаем: hуп = 16 см.

Расчет упорной диафрагмы
Расчет упорной плиты на местный изгиб

Упорная плита диафрагмы между ребрами жесткости рассчитывается на местный изгиб, как пластина, жестко защемленная по контуру, с размерами аЧb (рис. 6.2, 6.3). Изгибающий момент в полосе шириной в 1см в направлении короткой стороны определяется по формуле:

кН,
где q = N/hупb = 100,96/16*11=0,574 кН/см2 ;

?=100,96 – продольное усилие в опорном сечении арки, кН;

– коэффициент, зависящий от соотношения сторон пластины (таблица 4).

Таблица 4

Данные для расчета изгибающего момента в плите

защемленной по всем сторонам


b/a

1.0

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

?

0.048

0.055

0.063

0.069

0.075

0.081

0.086

0.091

0.094

0.098

0.125




Рис.6.3 Конструкция опорного узла арки кругового очертания.
Плита защемленная по всем сторонам:

а = (hуп – 2*1-3* ?р)/2 =(16-2-3*0,6)/2=6,1 см. принимаем: а=6 см.
b/a = 11/6=1,8; ? =0,094
Требуемая толщина упорной плиты вычисляется

по формуле см,

где Ry =24 – расчетное сопротивление стали кН/см2;

=1 – коэффициент, учитывающий класс ответственности здания;

=1,05– коэффициент условия работы.

Толщина упорной плиты должна быть кратной 1 мм.

Принимаем: =7 мм.

Расчет упорной диафрагмы на общий изгиб

Конструкция ребристой упорной диафрагмы в целом работает на изгиб от давления торца полуарки, как однопролетная балка с шарнирными опорами.

Изгибающий момент определяется по формуле

кН см;
где кН/см;

ℓ – расчетный пролет равный расстоянию между центрами боковых фасонок, см.

ℓ =11+0,6=11,6 см.

Так как сечение ребристой диафрагмы относительно горизонтальной оси несимметричное, для вычисления момента сопротивления необходимо предварительно найти положение центра тяжести сечения.

Расстояние Z от внешней грани упорной плиты до центра тяжести всего сечения определяется по формуле
Z = =1,6 см,

где все геометрические параметры упорной диафрагмы подставляются в см.
Момент инерции сечения относительно центра тяжести



Минимальный сопротивления момент (см3) сечения упорной диафрагмы см3,

где y = (р+?уп z) = 5+0,7-1,6=4,1 см.

Проверка прочности выполняется по формуле

кН/см2.

Если условие выполняется, конструирование узла можно продолжить.
Расчет опорной плиты

Ширина опорной плиты bоп устанавливается конструктивно в зависимости от ширины поперечного сечения арки b , толщины фасонок ?ф и консольных свесов с .Консольные свесы «с» принимаются длиной 60–110 мм и необходимы для размещения анкерных болтов, диаметр которых принимается в переделах 16–27 мм.
bоп = b+2* ?ф+ 2*с=11+2*0,6+2*6=24.2 см.
Принимаем: bоп = 24,2 см.


Требуемая площадь опорной плиты рассчитывается из условия работы на смятие материала нижележащей конструкции (обвязочного бруса) от действия реактивного давления равного Rа

см2,

где =0,3 – расчетное сопротивление древесины смятию поперек волокон с учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания по таблицам Приложения.
Размеры опорной плиты в плане bопЧhоп должны быть увязаны с размерами всех конструктивных элементов, входящих в состав узла.

hоп = / bоп =243,8/24,2=10 см.

Принимаем: hоп min = 10 см.
Толщина опорной плиты определяется из расчета ее на изгиб от реактивного давления основания Rа. Расчетная схема плиты в этом случае принимается как однопролетная балка с консолями c. Из опорной плиты в направлении ширины bоп вырезается расчетная полоса в 1см (рис. 6.6). Максимальный изгибающий момент на опоре вычисляется по формуле:

кНсм.

На предварительном этапе, при отсутствии окончательной проработки узла, значение линейной нагрузки q можно принять равной 0.3 кН/см.

Требуемая толщина плиты определяется по формуле:

см.

Принимаем: =12 мм.
Расчет крепления затяжки к фасонкам

Длины угловых сварных швов, соединяющих элементы затяжки с боковыми фасонками, рассчитываются на действие распора Ha по нормам проектирования стальных конструкций:

по металлу шва

см,

по границе сплавления

см,

где – коэффициенты, учитывающие условия сварки. При ручной и полуавтоматической сварке первый коэффициент принимается 0.7, второй – 1.0;

=0,5 – катет шва, см.



Рис.6.5. К расчету опорной плиты
Минимальный катет сварного шва принимается в зависимости от типа сварки и толщины более толстого из свариваемых элементов.

При толщине более толстого из свариваемых элементов

4–5 мм катет шва ……….4 мм

6–10 мм катет шва ……….5 мм

11–16 мм катет шва ……….6мм;

Максимальный катет угловых швов должен быть не более 1.2 t=6 мм, где t =5 мм– наименьшая толщина соединяемых элементов.

– коэффициенты условий работы шва и элементов конструкций принимаются равными 1.0;

– расчетные сопротивления металла шва и зоны сплавления принимаются по Приложению (табл.14,15). Для стали С245 Rwz =16.5 кН/см2. Для электрода марки Э42А (ГОСТ 9467-75) Rwf =18.0 кН/см2 [2] .
Полученное максимальное значения сварного шва должно быть распределено между парными элементами затяжки: 11,3/2=5,65 см;

В случае использования для затяжки равнополочных уголков сварные швы должны быть перераспределены между пером и обушком. По обушку длина сварного шва составляет 70 % (3,96 см), соответственно по перу 30 % (1,69 см) от общей длины сварного шва приходящегося на один уголок.

При конструировании опорных узлов необходимо соблюдать требования, учитывающие технологические особенности, и облегчающие изготовление конструкций. Фактическая длина сварного шва должна быть больше расчетной как минимум на 10 мм. Минимальная длина сварных швов принимается в пределах 40–50 мм. Необходимо избегать пересечения сварных швов. Для уменьшения влияния сварочных напряжений расстояние между ближайшими сварными швами должно быть не менее 40 мм. Участки контакта элементов затяжки с фасонками за пределами расчетных сварных швов должны быть конструктивно доварены.
Расчет крепления арки к опорному башмаку

При решении опорного узла с наклонной упорной диафрагмой, расположенной перпендикулярно оси арки, необходимо рассчитать крепление арки к боковым фасонкам. Количество нагелей (шпилек) для крепления арки к боковым фасонкам устанавливается из расчета на действие максимальной поперечной силы Q в опорном узле
Q=Racos-Hаsin =73,14* cos 37°-71,44* sin37°=15,42 кН,
где Ra =73,14 – максимальное значение вертикальной опорной реакции, кН;

Hа =71,44 – максимальное значения распора, кН;

= 37° – угол наклона оси арки треугольного очертания; для арок кругового очертания – это угол наклона касательной к дуге арки в опорном сечении равный половине центрального угла.

Максимальные значения опорных реакций Ra и Hа необходимо взять из статического расчета аркок.

Следует задаться диаметром dн нагелей в пределах 16–24 мм .

Принимаем: dн =16 мм.
Расчетное количество двухсрезных нагелей (шпилек) из условия работы на изгиб определяется по формуле

= Q/dн2= 15,42/(2*2,5*1,6І*)=2

,

где =0,9– коэффициент, учитывающий смятие древесины поперек волокон;

=1, =1 – коэффициенты, учитывающие породу древесины и условия эксплуатации.

Расчетное количество нагелей следует увеличить на 20 %, чтобы учесть влияние дополнительного изгибающего момента от внецентренного приложения поперечной силы относительно центра нагельного соединения. Расстановку нагелей следует производить с учетом требований по проектированию соединений в деревянных и металлических конструкциях. Отверстия под шпильки должны иметь овальную форму шириной равной диаметру принятых шпилек и длиной 1.5 их диаметра. Это позволит выполнить обжатие в опорном узле и снять рыхлые деформации.

После окончания всех расчетов устанавливаются окончательные размеры и очертание боковых фасонок. Размеры фасонок устанавливается из условия размещения сварных швов, нагельных соединений и сходящихся в узле элементов. Фасонки должны быть простыми по форме, с минимальным количеством резов. Размеры должны быть кратными 5 мм.
Конструирование и расчет коньковых узлов
Конструкция коньковых узлов арочных конструкций зависит от пролета конструкций. При пролетах до 30 м коньковый узел арок треугольного и кругового очертания обычно решается простым лобовым упором с закреплением полуарок между собой деревянными накладками на нагелях (рис. 6.6). В данном случае продольная сила воспринимается лобовым упором.

Коньковый узел арок кругового очертания решается без эксцентриситета (рис. 6.6).

Необходимая высота упора в арках кругового очертания определяется из расчета древесины на смятие аналогично опорному узлу

hуп=см,

где ?=71,44 – продольное усилие в коньковом узле равно максимальному значению распора Ha в арке;

= 1,3 – расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон с учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания.

При этом hуп должна быть не менее 0.4 высоты поперечного сечения арки.

Принимаем: hуп = 16 см.
Для обеспечения лучшей шарнирности конькового узла в


Рис.6.6 Коньковый узел арки кругового очертания
арках кругового очертания за пределами лобового упора полуарки симметрично подрезаются под углом 50–450 к оси арки.

Поперечная сила Q в коньковых узлах любого типа арок воспринимается парными деревянными накладками, которые шпильками соединяются с арками.

Для дальнейшего расчета конькового узла необходимо выполнить предварительную эскизную проработку (рис. 6.6). Длина накладок должна быть не менее 2.5 высоты поперечного сечения арки. Шириной сечения накладок bн следует задаться в пределах 2/3 ширины поперечного сечения арки b, и скорректировать ее в соответствии с сортаментом по ГОСТ 24454–80.Для клееных конструкции следует учесть острожку с двух сторон по 0.5–0.75 мм.

bн=2* b/3=2*110/3=73,3 мм;

Принимаем: bн=75 мм, с учетом острожки bн=74 мм.

Lн=(2.5-3)*h=2.5*390=975 мм.

Принимаем: Lн=980 мм.

Диаметром шпилек d обычно предварительно задаются в соответствии с ГОСТ 2590–88 в пределах 12–20 мм.

Из условия размещения нагелей (шпилек) необходимо установить расстояние между рядами шпилек e1 и e2 (рис. 6.6). Шпильки, устанавливаются, как правило, в два ряда с каждой стороны стыка и по две шпильки в ряду. При этом расстояние от края накладки до первого ряда шпилек следует принять не менее 7d, между средними рядами шпилек е1 =14d.

Принимаем: d=14 мм.

Требуемая высота сечения накладок определяется из условия их работы на изгиб от действия поперечной силы

Q = кН,

где =8,10 – погонная снеговая нагрузка, кН/м; L=15 – пролет арки, м.

=?6М/(2bнRи)= ?6*227,85/(2*8*1,5)=7,55 см,
где – изгибающий момент, кНсм;.

Rи=1,5 – расчетное сопротивление древесины изгибу принимается в зависимости от ширины поперечного сечения накладки, породы древесины , условий эксплуатации и класса ответственности здания, кН/см2.

При этом должно выполняться условие hн ? 9.5d=9,5*1,4=13,3 см.

Окончательно высота поперечного сечения накладок должна быть принята в соответствии с сортаментом пиломатериала по ГОСТ 24454 –80*Е и с учетом острожки.

Принимаем: hн = 150 мм, с учетом острожки hн = 149 мм.
Достаточность принятого количества шпилек проверяется по формулам:

кН;

кН;

где R1 и R2 – усилия, приходящиеся на первый и второй ряд шпилек, кН;

– минимальное значение несущей способности одного среза нагеля (шпильки), кН;

=2 – количество срезов одной шпильки;

=4 – количество шпилек в ряду.

Минимальное значение несущей способности одного среза шпильки определяется, кН:

1. из условия смятия древесины арки при ширине поперечного сечения b

Тсм = 0.5bd·mп·mв·k? = 0,5*11*1,4*1*1*0,65= 5,01 кН;

где k? – для арок кругового очертания принимается для угла =900, для треугольных арок для равного углу наклона полуарки;

2. из условия смятия древесины накладок шириной bн

Тсм = 0.8bнd·mп·mв·k? = 0,8*7,4*1,4*1*1*0,65=5,39 кН;

где k? принимается для угла 900.

3. из условия работы шпилек на изгиб

Ти = (1.8d2+0.02bн2)= (1.8*1,42+0.02*7,42)=3,75 кН ? 2.5d2=

=2.5*1,42=3,95 кН;

где при определении коэффициента следует рассматривать наибольшее значения угла .

В формулах по определению несущей способности все геометрические параметры подставляются в см.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


  1. СНиП ІІ–25–80 Деревянные конструкции, Госстрой России.– М.; ГУП ЦПП, 2000.– 30 с.

  2. СНиП ІІ–23–81*Стальные конструкции, Госстрой России.– М.; ГУП ЦПП, 2000.–96с.

  3. СНиП 2.01.07 –85* Нагрузки и воздействия/ Госстрой России.– М.; ГУП ЦПП, 2003.– 44 с.

  4. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. Для вузов /Ю.В. Слицкоухов, В.Д. Буданов, М.М. Гаппоев и др.; под ред. Г.Г. Карлсена и Ю.В. Слицкоухова.–5-е изд.

  5. Металлические конструкции. В 3 т.Т.1. Элементы стальных конструкций: Учебное пособие для строит. вузов/ В.В. Горев, Б.Ю. Уваров, В.В. Филиппов и др.; Под ред. В.В. Горева,– М.; Высш. шк., 1997.–527с.:ил.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации