3.3 Конструирование и расчет коньковых узлов
Конструкция коньковых узлов арочных конструкций зависит от пролета конструкций. При пролетах до 30м коньковый узел арок кругового очертания решается простым лобовым упором с закреплением полуарок между собой деревянными накладками на нагелях.
Коньковый узел арок кругового очертания решаем без эксцентриситета.
Необходимую высоту упора в арках кругового очертания определяем из расчета древесины на смятие.
где N-продольное усилие в коньковом узле, оно равно максимальному значению распору На в арке:N=На=163,215кН;
Rсмll- расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон с учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания.
При этом hyn должна быть не менее 0.4 высоты поперечного сечения арки.
Принимаем hyn=0.4*59,5=23,8см=240мм.
Для обеспеченности лучшей шарнирности конькового узла в арках кругового очертания за пределами лобового упора полуарки симметрично подрезаются под углом 50-450 к оси арки.
Поперечная сила Q в коньковом узле арки воспринимается парными деревянными накладками, которые шпильками соединяются с арками.
Длина накладок принимается не менее 2.5 высоты поперечного сечения арки.
lH =2,5∙h=1487,5мм = 1500 мм.
Шириной сечения накладок bH задаемся в пределах 2/3 ширины поперечного сечения арки b м и корректируем ее в соответствии с сортаментом по ГОСТ 24454-80.
bH=2/3*16=10,67см. Принимаем 12,5 см в соответствии с сортаментом.
Для клееных конструкций учитываем острожку с двух сторон по 0.5-0.75мм. Диаметром шпилек d предварительно задаемся в соответствии с ГОСТ 2590-88: d=20мм.
Из условия размещения нагелей (шпилек) устанавливаем расстояние между рядами шпилек е1 и е2. Шпильки, как правило, устанавливаются, в два ряда с каждой стороны стыка и по две шпильки в ряду. При этом расстояние от края накладок до первого ряда шпилек следует принять не менее 7d, между средними рядами шпилек е1=14d=14*20=280мм=28 см.
Требуемая
высота сечения накладок
определяется из условия их работы на
изгиб от действия поперечной силы
где
– погонная снеговая нагрузка, кН/м; L
– пролет арки, м.
где
– изгибающий момент, кНсм.
Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу принимается в зависимости от ширины поперечного сечения накладки, породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания, кН/см2.
При
этом должно выполняться условие hH>9.5d;
окончательная высота поперечного
сечения накладок должна быть принята
в соответствии с сортаментом пиломатериала
ГОСТ 24454-80*Е и с учетом острожки. Принимаем
.
Достаточность принятого количества шпилек проверяется по формулам:
где R1 и R2 – усилия, приходящиеся на первый и второй ряд шпилек, кН;
Тмин – минимальное значение несущей способности одного среза нагеля (шпильки), кН;
nср – количество срезов одной шпильки;
nδ – количество шпилек в ряду. Принимаем nδ=4.
Минимальное значение несущей способности Тмин одного среза шпильки определяется, кН:
1. из условия смятия древесины арки при ширине поперечного сечения b
где
– для арок кругового очертания принимается
для угла α=90˚.
2. из условия смятия древесины накладок шириной bН
где принимается для угла 90˚;
3. из условия работы шпилек на изгиб
где
при определении коэффициента
следует рассматривать наибольшее
значение угла α.
В формулах по определению несущей способности все геометрические параметры подставляются в см.