2. Расчет и конструирование трехшарнирной деревянной клееной стрельчатой арки.
2.1. Определение геометрических размеров стрельчатой арки.
Расчетный пролет: L= 30 м.
Стрела подъема: f=15 м.
Радиус кривизны арки:
R=30м
2.2. Определение нагрузок на арку.
Нормативная нагрузка от собственного веса арки составит:
,
где
,
- коэффициент
собственного веса арки.
Расчетная нагрузка от собственного веса арки составит:
,
где
- коэффициент
надежности по нагрузке.
Расчетная нагрузка от веса покрытия составит:
Расчетная нагрузка от собственного веса:
Расчетная снеговая нагрузка приходящая на каждый конечный элемент арки соответствующая первому варианту загружения:
,
где
- коэффициент
перехода от
веса снегового покрова земли к снеговой
нагрузке на покрытие .
где
- давление скоростного
напора ветра для г.Омск (2-й ветровой
район);
- коэффициент,
учитывающий изменение ветровой нагрузки
по высоте;
-
коэффициент, учитывающий направление
действия и интенсивность ветровой
нагрузки;
-
шаг несущих конструкций.
Расчетная ветровая нагрузка:
где
- коэффициент надежности по ветровой
нагрузке [1].
Таблица 2.1 – Значение угла α и координаты точек.
№ сеч |
x |
z |
угол |
1 |
0 |
0 |
66,00 |
2 |
1,58 |
3,1 |
60,00 |
3 |
2,79 |
5 |
54,00 |
4 |
7,13 |
10 |
43,00 |
5 |
12,76 |
14,1 |
30,00 |
6 |
15 |
15 |
20,00 |
7 |
17,23 |
14,1 |
30,00 |
8 |
27,21 |
5 |
54,00 |
9 |
22,87 |
10 |
43,00 |
10 |
20 |
12,4 |
41,00 |
11 |
20 |
17 |
15,00 |
12 |
25,05 |
7,79 |
48,00 |
13 |
28,42 |
3,1 |
60,00 |
14 |
30 |
0 |
66,00 |
2.3. Статический расчет арки.
Статический расчет выполнялся методом конечных элементов в перемещениях, реализованном в вычислительном комплексе “SCAD”. Расчетная плоская схема, по которой выполнялся расчет.
Рисунок 2.1. Расчетная схема арки
2.4. Расчётные сочетания усилий.
Расчетные эпюры изгибающих моментов, эпюры продольных и поперечных сил приведены на рисунках
Расчётным сечением является сечение № 12 при загружении снег справа по схеме Г1 и ветре справа.
Мрасч= + 296 кН м
Nсоотв= - 138,1кН.
Расчётным сечением по отрицательному изгибающему моменту является сечение № 12 при загружении снег слева по Г1 и ветер слева.
М = -140,4кНм
Nсоотв= -137,3 кН.
Максимальное значение продольной силы в ключевом шарнире при загружении кратковременной снеговой нагрузкой на весь пролёт и ветру с права
Nкл=-122 кН
Qсоотв=42,11 кН
Максимальное значение продольной силы в левой опоре арки равно при загружении кратковременной снеговой нагрузкой на весь пролёт и ветру справа
N0л= - 240кН
Qсоотв= - 19,2 кН
Максимальное значение продольной силы в правой опоре арки равно при загружении кратковременной снеговой нагрузкой на весь пролёт и ветру справа
N0п= - 264кН
Qсоотв= + 10,9 кН