2.2 Подбор поперечного сечения арок

Арка рассчитываются, как сжато изгибаемый элемент. Проверка прочности осуществляется по формуле

Задаемся размерами поперечного сечения и выполняем предварительные расчеты. Ширина поперечного сечения b=160 мм. Толщина пиломатериала с учетом острожки принимаем 33 мм.

Расстояние между точками раскрепления арок из плоскости для принятой ширины сечения должно быть не более

– предельная гибкость=120.

Предварительная высота поперечного сечения арок может определиться из условия изгиба, поскольку размеры сечения сжато-изгибаемых элементов в большей степени зависят от величины изгибающего момента

где 0.8-коэффициент,учитывающий влияние продольной силы;

R_u- расчетное сопротивление изгибу.

Фактическую высоту поперечного сечения арки необходимо скорректировать с учетом принятой толщины пиломатериала. Высота поперечного сечения должна быть кратной толщине доски.

см

Момент сопротивления предварительно принятого поперечного сечения арки

Гибкость арки в плоскости действия момента

, где S-полная длина дуги арки=15,87м

=0.58*15,87=9,204м

Коэффициент, учитывающий дополнительный изгибающий момент от продольной силы при деформации полуарки, определяется по формуле

где N – расчетное значение продольной силы, кН

F – площадь поперечного сечения арки, см²

F=b*h=16*29,7=475,2cм²

R_c – расчетное сопротивление древесины сжатию, кН/см²

В арках кругового очертания нет необходимости в создании эксцентриситета, поэтому за расчетный изгибающий момент М_расч принимается значение изгибающего момента М, полученное при статическом расчете арки ( таблица2)

Проверка прочности принятого сечения арки

где

N – расчетное значение продольной силы, кН

F,W – площадь и момент сопротивления поперечного сечения арки, см² и см³ соответственно;

R_c – расчетное сопротивление древесины сжатию (определялось ранее при расчете коэффициента о), кН/см².

Затяжку рассчитываем как центрально растянутый элемент на действие распора Н_а . Требуемая площадь поперечного сечения затяжки

,

где R_у- расчетное сопротивление стали. Для стали С245 ГОСТ 27772-88 R_y принимается равным 24кН/см²;

– коэффициент условий работы принимаем 1.05;

– коэффициент, учитывающий класс ответственности здания.

Затяжка, как правило, конструируется из двух спаренных уголков. Минимальные (конструктивные) прокатные профили 50х5 или 63х4 (ГОСТ 8509-93).Принимаем прокатный профиль 50х5.

3.Конструирование и расчет основных узлов арок

3.1 Конструирование и расчет опорных узлов

Для расчета и конструирования опорного узла арок устанавливаем значение расчетной продольной силы в опорном сечении.

Для арок кругового очертания продольная сила в опорном сечении определяем с учетом данных таблицы 2 по формуле

N=R_asin +H_acos =62,59*0.55+90,247*0.835=109,78кН

где угол равен половине центрального угла .

Опорный узел клееных арок с затяжками выполняется при помощи стального сварного башмака. Башмак состоит из опорной плиты, фасонок и упорной диафрагмы.

Опорная плита башмака располагается горизонтально. Вертикальные фасонки привариваются к опорной плите.

Между фасонками вваривается упорная диафрагма прямоугольного или ребристого сечения.

Упорная диафрагма чаще всего решается в виде плиты, усиленной ребрам жесткости, что позволяет уменьшить расчетный пролет плиты при расчете ее на изгиб. Ребра жесткости выполняются из листового материала.

Толщина фасонок назначается в зависимости от величины действующей в опорном узле продольной силы.

При N до 150кН ……………………………..6мм.

Принимаем =6мм

Толщину ребер можно принять равной толщине фасок: , а длину ребер l_р принять в пределах от 50 до 120мм:

Количество ребер п_р принимаем равным двум.

В арках кругового очертания высота упорной плиты h_уп рассчитываем из условия работы торца арки на смятие вдоль волокон силой N:

= ,

где – расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон, принимается по Приложению с учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания, кН/см²;

N – продольное усилие в опорном сечении, кН;

B – ширина поперечного сечения арки, см.

Высота упорной плиты h_уп в арках кругового очертания должна быть не менее 0.4 высоты поперечного сечения арки.

Принимаем =120мм.