5. Конструирование и расчет конькового узла

Коньковый узел решается с помощью стальных креплений. Расчёт производится на действие продольной силы коньке N=53,288кН; и cсоответствующей поперечной силы Q = 24,647 кН.

Рис. 5.1

Коньковый узел решается с помощью стальных креплений. Расчёт производится на действие:

- максимальной продольной силы:

- соответствующей поперечной силы

Проверка торцевого сечения на смятие:

_cm,,d  k_1k_2 f_c,d , 7.76[4],

7.20[4],

Расчётное напряжение смятия под углом к волокнам древесины:

_cm,,d = F_d,a/A_d, 7.77[4],

Ad – площадь опорной площадки торца полуарки, определяемая из условия смятия:

Рисунок 5.2 Схема конькового узла полуарки

k_1 = 0,348 – 0,064₂ + 0,107₂² – (0,322 + 0,056₂ – 0,044₂²)₁+(0,242 – 0,031₂ + 0,065₂²)₁; 7.78[4],

k_2 = 0,87 + 0,08₃ – 0,27₄ + 0,04₁₃ + 0,06₂₃₄ – 0,08₄², 7.79[4],

где ₁ = ( – 22,5^о)/22,5^о; 7.80 [4],

₂ = (h_d/h – 0,5)/0,25; 7.81[4],

₃ = 2l_sk/3h_d – 1; 7.82[4],

₄ = 10V_d,a / F_d,a – 1; 7.83[4],

при ₄ = 0 значение (k_2) следует принимать равным 1.

Металлические пластины крепятся к торцам полуарок при помощи болтов диаметром

20мм.

При общей толщине пакета больше 10d минимальные расстояния между болтами определяются: вдоль волокон между осями болтов и до торца элемента не менее чем

S₁ = S₂= 7·d = 7·20=140 мм; поперек волокон между осями болтов не менее чем S₃ = 3,5·d = 3,5·20 = 70 мм; поперек волокон до кромки элемента не менее чем S₄= 3·d = 3·20 = 60 мм. Принимаем S₁= S₂=140 мм, S₃= 70 мм, S₄=65 мм. Тогда e₁ =165мм и e₂ =140мм

Фасонки выполняются из стальных листов толщиной 10 мм.

Усилие, действующее на болты:

Расчётную несущую способность одного среза нагеля в двухсрезном соединении с обоими внешними элементами из стали, следует принимать равной меньшему значению из полученных по формулам:

где t₂=0,265 м – толщина среднего элемента; d=0,02м– диаметр нагеля;

k_n =0,105 - коэффициент, зависящий от типа нагеля, [1,табл.9.4];

- расчетные сопротивления смятию древесины в

глухом нагельном гнезде для симметричных соединений.

kα = 0,745– коэффициент, учитывающий угол (α ) между силой и направлением

волокон, α = 90° – 27,136° = 62,864°

- минимальное значение несущей способности одного среза болта диаметром 20 мм.

Рисунок.5.3Схема накладок конькового узла арки

Находим требуемое количество болтов при ns=2 – количество швов в соединении для

одного нагеля:

- по крайним осям

- по внутренним осям

Принимаем 6 болтов ∅20 мм.

6. Мероприятия по обеспечению пространственной жёсткости и неизменяемости здания.

Здания с каркасом из плоских трёхшарнирных арок относятся ко второму типу по требуемым связям. Поперечная устойчивость здания обеспечена геометрически неизменяемыми конструкциями рам без постановки связей, а продольная не обеспечена.

Ребра панелей выполняют роль распорок и являются элементами связей, но существующие способы их крепления к несущим конструкциям каркаса позволяют получить шарнирные соединения, поэтому в таком каркасе возможны перемещения. Для предотвращения этих деформаций и обеспечения продольной устойчивости выполнены раздельные связи:

- в покрытии (скатные связи – СС);

Две смежные арки, объединённые посредством связей, образуют жесткий пространственный блок, состоящий из связевых ферм. Такие блоки создаются в торцах здания и в осях 7 – 8. Необходимость устройства жёстких пространственных блоков по длине здания вызвана податливостью соединения в местах прикрепления элементов связей к несущим конструкциям и, как следствие, возможностью выхода последних из силовой плоскости. Также торцевые жёсткие блоки воспринимают ветровые нагрузки, действующие на торцы здания.