2. Конструирование и расчет клеедеревянной трёхшарнирной арки кругового очертания

2.1. Исходные данные

Основной несущей конструкцией покрытия является трёхшарнирная клееная арка кругового очертания. Пролёт арки 15 м, шаг арок – 5,1 м. Ограждающие конструкции - асбестоцементые плиты с двумя обшивками, кровля – стальной оцинкованный лист. Район строительства - город Чечерск.

2.2. Геометрические характеристики арки

Арка состоит из двух полуарок кругового очертания. Стрела подъема в соответствии с заданием f=l/2=7,5 м .

Радиус арки:

Центральный угол дуги полуарки:

;

Длина оси дуги арки

_{Геометрические характеристики оси арки представлены на рисунке 2.1.}

Рис. 2.1. Геометрические характеристики оси арки

2.3. Сбор нагрузок

На арку действуют постоянные нагрузки (вес всех элементов покрытия и собственный вес арки) и временные (вес снега и давления ветра).

Постоянная нагрузка.

Сбор нагрузок представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 –Постоянные нагрузки, действующие на арку

Наименование нагрузок	Нормативная нагрузка кН/м2	Коэффициент надёжности по нагрузке	Расчётная нагрузка кН/м2
Постоянная:
- лист стальной оцинкованный	0,045	1,3	0,059
- плита асбестоцементная с двойной обшивкой	0,885	-	1,035
Всего:	g1k =0,93	-	g1d =1,094
- собственный вес арки	g2k =0,108	1,1	g2d =0,119

Примечание: нагрузку от плиты и кровли определили из таблицы сбора нагрузок на плиту покрытия

Нормативное значение от собственного веса арки:

,

где - постоянная нормативная нагрузка от покрытия, кН/м²;

- полное нормативное значение снеговой нагрузки, кН/м²;

- расчетный пролет, м;

- коэффициент собственного веса конструкции /1, табл.1.5/.

Линейно распределенные расчетные нагрузки на 1 м горизонтальной проекции арки, определенные с учетом шага арок:

;

Рис. 2.2. Схема приложения на арку нагрузки от собственного веса и плиты покрытия с кровлей

Линейно распределенные расчетные нагрузки на погонный метр арки от ее собственного веса и веса плиты покрытия с кровлей (рис. 2.3):

;

Рис. 2.3. Схема приложения на арку постоянной нагрузки

Снеговая нагрузка.

Город Чечерск находится в II снеговом районе , для которого, согласно таблице 1.7 /1/, расчётное значение веса снегового покрова на 1 м² горизонтальной поверхности равно :

кПа

Полное значение веса снегового покрова на горизонтальную проекцию покрытия q_s.k.:

Возможны следующие варианты распределения снеговой нагрузки, для которых определяются значения коэффициентов μ₁ и μ₂ по таблице 1.9 /1/:

1 вариант:

Рис. 2.4. Варианты распределения снеговой нагрузки

2 вариант:

Расчетное значение снеговой нагрузки получаем умножением нормативного значения на коэффициент надёжности по нагрузке 1,6 /2, п.5.7/, т.к.

Линейно-распределенная расчетная нагрузка на 1 м арки от веса снегового покрова (рис. 2.5):

Рис. 2.5. Схема приложения на арку нагрузки от снегового покрова

Ветровая нагрузка.

Нормативное значение средней ветровой нагрузки на высоте z над поверхностью земли определяется по формуле:

Где - нормативное значение ветрового давления, принимаемое в зависимости от ветрового района по /1, табл.1.10/; w₀ = 0,23 кН/м² – скоростной напор ветра для I района;

- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по таблице /1, табл.1.11/ для местности типа B;

- аэродинамический коэффициент, принимаемый по таблице /1, табл.1.12/.

Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте:

,

,

z=7,5-5,25=2,25м. k=0,5

; ; -аэродинамические коэффициенты. Коэффициент надежности для ветровой нагрузки .

Рис. 2.6. Схема действия ветровой нагрузки