2.Конструирование и расчет клеедеревянной трехшарнирной арки кругового очертания

2.1. Исходные данные Основной несущей конструкцией покрытия является трёхшарнирная клееная деревянная арка кругового очертания. Пролёт арки 24 м, стрела подъема 4 м, шаг арок – 5,3 м. Несущие конструкции выполнены из древесины второго сорта. Ограждающие конструкции – клеефанерные плиты с одной нижней обшивкой, кровля выполнена из металлочерепицы «Элит». Район строительства – город Ивацевичи. 2.2. Геометрические характеристики арки Арка состоит из двух полуарок кругового очертания.

Радиус арки определяется по формуле

где l – пролет арки; f – стрела подъема арки.

Центральный угол дуги полуарки определяем по формуле:

Длина дуги арки:

Геометрические характеристики оси арки представлены на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 - Геометрические характеристики оси арки.

Для определения расчетных усилий разобьем полуарку на 10 равных участков. Принимаем за начало координат левый опорный шарнир арки.

2.3. Сбор нагрузок На арку действуют постоянные нагрузки (вес всех элементов покрытия и собственный вес арки) и временные (вес снега и давление ветра).

Постоянные равномерно распределенные нагрузки от покрытия на 1м² горизонтальной проекции арки определяем с введением коэффициента

учитывающего разницу между длиной арки и ее горизонтальной проекцией.

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:
- кровля «Элит»	0,045	1,05	0,047
- плита клеефанерная с одной обшивкой	0,229	1,1	0,252
Всего:	g1k =0,274	-	g1d =0,299
- собственный вес арки	g2k=0,085	1,1	g2d =0,094

_{Нормативное значение от собственного веса арки:}

где g_1.k - постоянная нормативная нагрузка от покрытия, кН/м²;

q_s.k – полное нормативное значение снеговой нагрузки, кН/м²;

k_s.w– коэффициент собственного веса конструкции, определяемый по таблице 1.5 /1/;

l – пролёт арки, м.

Постоянная нагрузка, действующая на 1м арки:

Снеговая нагрузка. Город Ивацевичи находится в IБ снеговом районе, для которого, согласно таблице 1.7 /1/, нормативное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности равно

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

2 вариант:

Расчетное значение снеговой нагрузки определяется по формуле

где γ_q – коэффициент надежности для снеговой нагрузки.

Расчетная снеговая нагрузка, действующая на 1 м арки:

Рис. 2.2. - Варианты распределения снеговой нагрузки.

Ветровая нагрузка.

Нормативное значение средней составляю­щей ветровой нагрузки w_m на высоте z над поверх­ностью земли следует определять по формуле

где w₀ — нормативное значение ветрового давления (см. п. 6.4/3/);

k — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (см. п.6.5/3/);

с — аэродинамический коэффициент (см. п. 6.6/3/).

Для первого снегового района

Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте (для местности типа В):

- аэродинамические коэффициенты.

Коэффициент надежности по ветровой на­грузке γ_f следует принимать равным 1,4.

Расчетные значения ветровой нагрузки представлены в таблице 2.2. Таблица 2.2 Определение расчетной ветровой нагрузки

Участки	Нормативное значение ветрового давления ω0, кПа	k	с	Коэффициент надежности по нагрузке γf	Расчетное значение ветрового давления, кН/м2	Расчетная нагрузка на погонный метр арки, кН/м
0-2,8 м	0,23	0,5	0,167	1,4	0,027	0,143
2,8-4 м		0,5	-0,867		-0,139	-0,739
4-2,8 м		0,5	-0,867		-0,139	-0,739
2,8-0 м		0,5	-0,4		-0,064	-0,341

Схема действия ветровой нагрузки показана на рисунке 2.3.

Рис. 2.3. - Схема действия ветровой нагрузки.