Расчет стальных элементов арки
Опорный узел
Расчетные усилия в опорном узле: нормальная сила Nрасч.=290,9кН (комбинация нагрузок: ветровой и постоянной, см. приложение 1, элемент 1).
а). Проверку торца на смятие выполняем по формуле:
,
где
- площадь смятия торца, принимаемая из условия: ;
– расчётное сопротивление древесины смятию, принимается по СНиП II-25-80 п.3.1, таб. 3;
–коэффициент, применяемый при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде, принимается по СНиП II-25-80 п.5.14, таб. 19;
;
Проверка торца на смятие выполняется, принимаем .
б). Арка крепится к фундаменту через уголок L200x10 l=200мм. Опорную пластину принимаем конструктивно 300х650х12мм. Задаём диаметр болтов и определяем их количество из формулы определения количества нагелей в сечении, взятой по СНиП II-25-80 п.5.13, п.5.14.
Число болтов равно: , где:
Q=18,55кН – расчетное усилие (комбинация нагрузок: ветровой и постоянной, см. приложение 1, элемент 1);
Тmin – наименьшая расчетная несущая способность, найденная по формуле:
– несущая способность нагеля на смятие среднего элемента, где - толщина среднего элемента; - диаметр болта;
nш=2 – число расчетных швов одного нагеля.
– коэффициент, применяемый при расчете на смятие древесины при α=900, принимается по СНиП II-25-80 п.5.14, таб. 19.
.
Принимаем 2 болта диаметром 16 мм.
в). Анкерные болты подбираются из условия работы болтов на смятие по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» п.11.7. формулы 127 и 128.
,
где
- сопротивление соединяемых листов стали С255;
- коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по СНиП II-23-81* табл. 35*, учитывая, что мы применяем болты нормальной точности;
nср=2 – число расчетных срезов одного болта;
Q=18,6 кН – сила в опорном узле, смотри приложение 1.
Принимаем конструктивно 2 болта d=20мм.
Рисунок 48. Опорный узел:
1- уголок L200x10 l=200, 2 – стальной лист 300х650 t=12мм, 3 – болт диаметром 16 мм, 4 – анкерный болт диаметром 20 мм
Коньковый узел
Крепление полуарок принимаем при помощи деревянных накладок размером 900х180х100 мм 6-мя болтами диаметром 20 мм (Рис. 61). Расчет ведем на максимальную поперечную силу Q=3134,84кг и N=879,158кг в 1 сечении 11 элемента.
а). Проверка на смятие торца арки:
,
Вычисляем расчётное усилие Nрасч.. Оно не равно усилию N взятого из приложения 1, т. к. действует под углом к элементу 11:
– расчётное сопротивление древесины, принимается по СНиП II-25-80 п.3.1, таб. 3;
–коэффициент, применяемый при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде, принимается по СНиП II-25-80 п.5.14, таб. 19;
Для обеспечения достаточной шарнирности в коньке принимаем высоту сечения :
- площадь смятия торца;
;
Принимаем высоту сечения арки в коньке и площадь смятия торца .
б). Находим количество и диаметр болтов в коньковом узле.
Вычисляем расчётное усилие Qрасч.. Оно не равно усилию Q взятого из приложения 1, т. к. действует под углом к элементу 11:
Qрас=
Изгибающий момент в накладках равен:
, где - расстояние между болтами.
Напряжение в накладке: < , где ;
Усилия, действующие на болты:
;
;
Расчетная несущая способность одного 2-х срезного болта при толщине накладки δ =10 см:
;где
- количество поверхностей среза;
- коэффициент, учитывающий снижение расчетной несущей способности при действии усилия под углом к волокнам;
< - несущая способность нагеля на изгиб, где - толщина крайних элементов; - диаметр болта; Для расчёта принимаем значение
– несущая способность нагеля на смятие среднего элемента, где - толщина среднего элемента; - диаметр болта;
Усилие, воспринимаемое 3-мя 2-х срезными болтами в ближайшем к коньковому узлу ряду:
Принимаю 3 болта диаметром 16мм.
Рисунок 49. Коньковый узел
1- клееный пакет 600х200, 2- накладка 250х200 l=500, 3- болты диаметром 20 мм
11. РАСЧЁТ И КОНСТУИРОВАНИЕ КЛЕЕДОЩАТОЙ АРКИ КРУГОВОГО ОЧЕРТАНИЯ
Клеедощатые арки кругового очертания лучше других работают на статические нагрузки, однако изготовление их более трудоемко, применяют в основном в общественных зданиях. Обычно изготовляют с постоянным по длине прямоугольным поперечным сечением.
Принимаем сечение арки прямоугольным из ели II сорта, постоянным по всей длине, задавшись высотой Принимаем сечение из досок axb = 60х200мм.
Геометрические характеристики:
Статический расчет
Находим геометрические характеристики арки: для арок кругового очертания, радиус равен
Далее разбиваем полуарку на 10 участков, путем деления угла α на 10 частей (Рис.62). Для каждого из узлов участка необходимо найти угол касания к окружности, координаты относительно центра окружности, коэффициенты , соответствующие снеговые нагрузки по двум вариантам загружения. Для второй полуарки все параметры будут симметричны.
, , ,
Рисунок 50. Геометрические параметры арки
Рисунок 51. Расчетная схема арки, нагрузки
В = 5,6 м – шаг арок.
Результаты определения геометрических параметров сводим в табл.13.
Таблица 13 - Геометрические характеристики узлов элементов арки
X, м | Z, м | , град | μ1 | μ2 | Р1, т/м | Р2, т/м | |
0,00 | 0,00 | 0,397 | 1,886 | 1,25 | 5,91 | ||
0,75 | 0,52 | 0,509 | 1,732 | 1,60 | 5,43 | ||
1,50 | 0,97 | 0,613 | 1,562 | 1,92 | 4,90 | ||
2,25 | 1,34 | 0,707 | 1,377 | 2,22 | 4,32 | ||
3,00 | 1,66 | 0,790 | 1,178 | 2,48 | 3,69 | ||
3,75 | 1,92 | 0,861 | 0,969 | 2,70 | 3,04 | ||
4,50 | 2,13 | 0,905 | 0,805 | 2,84 | 2,52 | ||
5,25 | 2,30 | 0,951 | 0,581 | 2,98 | 1,82 | ||
6,00 | 2,41 | 0,976 | 0,409 | 3,06 | 1,28 | ||
6,75 | 2,48 | 0,996 | 0,176 | 3,12 | 0,55 | ||
7,50 | 2,50 | 1,000 | 0,000 | 3,14 | 0,00 | ||
8,25 | 2,48 | 0,996 | 0,176 | 3,12 | 0,28 | ||
9,00 | 2,41 | 0,976 | 0,409 | 3,06 | 0,64 | ||
9,75 | 2,30 | 0,951 | 0,581 | 2,98 | 0,91 | ||
10,50 | 2,13 | 0,905 | 0,805 | 2,84 | 1,26 | ||
11,25 | 1,92 | 0,861 | 0,969 | 2,70 | 1,52 | ||
12,00 | 1,66 | 0,790 | 1,178 | 2,48 | 1,85 | ||
12,75 | 1,34 | 0,707 | 1,377 | 2,22 | 2,16 | ||
13,50 | 0,97 | 0,613 | 1,562 | 1,92 | 2,45 | ||
14,25 | 0,52 | 0,509 | 1,732 | 1,60 | 2,72 | ||
15,00 | 0,00 | 0,397 | 1,886 | 1,25 | 2,96 |
Постоянная нагрузка на конструкцию покрытия включает в себя нагрузки плит покрытия и кровли, учитывая шаг арок, что составляет Р = 0,1082·5,6 = 0,61 т/м. Ветровая нагрузка в расчете не учитывается, т. к. аэродинамический коэффициент с<0 по прил. 4 [1], т. е. на поверхности арки наблюдается отрицательное ветровое давление.
Статический расчет выполняем в программе Structure CAD. Для статического расчета учитываем модуль упругости Е = 106 т/м², коэффициент Пуассона μ = 0,3. Предварительно задаемся жесткостью элементов арки: сечение арки 200х600мм, затяжка- сталь обыкновенная, уголок равнополочный 2L90х10. Заделку опор принимаем: в правой опоре – шарнирно-подвижную, в левой - шарнирно-неподвижную. Нагрузку на стержни задаем трапециевидной относительно общей системы координат. Для выбора расчетных сочетаний усилий задаем специальные исходные данные: собственный вес вышележащих конструкций принимаем тип нагрузки – постоянная, снеговая – кратковременная. Взаимоисключения двух снеговых нагрузок учитываем простановкой коэффициента, равного единице, в первом столбце соответствующей графы.
Результаты расчета по сочетаниям нагрузок приведены в Приложении 1.
Дата добавления: 2016-05-25; просмотров: 1038;