3.2 Конструирование и расчет коньковых узлов
Конструкция коньковых узлов арочных конструкций зависит от пролета конструкций. При пролетах до 30 м коньковый узел арок треугольного и кругового очертания обычно решается простым лобовым упором с закреплением полуарок между собой деревянными накладками на нагелях. В данном случае продольная сила воспринимается лобовым упором.
В арках треугольного очертания высота лобового упора устанавливается из условия создания расчетного эксцентриситета аналогично опорному узлу.
hуп = h–2e. (см)
hуп = 63–2*5=53. (см)
Конструктивно смещение центра площади упора относительно геометрической оси арки на величину эксцентриситета осуществляется подрезкой или пропилом. Как правило, высота упора в коньковом узле принимается такой же, как в опорном узле.
Поперечная сила Q в коньковых узлах любого типа арок воспринимается парными деревянными накладками, которые шпильками соединяются с арками.
Для дальнейшего расчета конькового узла необходимо выполнить предварительную эскизную проработку . Длина накладок должна быть не менее 2.5 высоты поперечного сечения арки. Шириной сечения накладок bн следует задаться в пределах 2/3 ширины поперечного сечения арки b, и скорректировать ее в соответствии с сортаментом по ГОСТ 24454–80 (Приложение, табл.13).Для клееных конструкции следует учесть острожку с двух сторон по 0.5–0.75 мм. Диаметром шпилек d обычно предварительно задаются в соответствии с ГОСТ 2590–88 в пределах 12–20 мм (Приложение табл. 18).
Из условия размещения нагелей (шпилек) необходимо установить расстояние между рядами шпилек e1 и e2 . Шпильки, устанавливаются, как правило, в два ряда с каждой стороны стыка и по две шпильки в ряду. При этом расстояние от края накладки до первого ряда шпилек следует принять не менее 7d, между средними рядами шпилек е1 =14d.
h=63*2,5=157,5
Длина накладок не менее 157,5
160
Ширина сечения накладок bн=7,5 см
Диаметр шпилек 20 мм.
e1, e2- расстояние между рядами шпилек
e1=14d=2*14=28 принимаем 30 см
e2= 160-30=130
Требуемая высота сечения накладок
определяется из условия их работы
на изгиб от действия поперечной силы
Q =
,
где
– погонная снеговая нагрузка,=9 кн/м;
L– пролет арки,=18 м.
Q =
=20,25
,кН
=
,
(см),
где
– изгибающий момент, кНсм;.
=
303, 75
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 hн≥9.5d. Окончательно высота поперечного сечения накладок должна быть принята в соответствии с сортаментом пиломатериала по ГОСТ 24454 –80*Е (Приложение табл. 13) и с учетом острожки.
=
= 8,5(см),
8,5 9,5d
Достаточность принятого количества шпилек и их диаметр, проверяются по формулам:
;
,
где R1 и R2 –усилия, приходящиеся на первый и второй ряд шпилек;
– минимальное значение несущей
способности одного среза нагеля
(шпильки), кН;
– количество срезов одной шпильки;
– количество шпилек в ряду.
=26,29
кН;
=6,075
кН,
Минимальное значение несущей способности одного среза шпильки определяется, кН:
1. из условия смятия древесины арки при ширине поперечного сечения b
Тсм=0.5bdmпmвkα, (кН)
где kα – для арок кругового очертания принимается для угла =900, для треугольных арок для равного углу наклона полуарки (Приложение табл. 11);
Тсм=0.5*11*2*1*1*0,9=9,9 , (кН)
2. из условия смятия древесины накладок шириной bн
Тсм=0.8bнdmпmвkα, (кН)
где kα принимается для угла 900.
Тсм=0.8*7,5*2*1*1*0,55=6,6 , (кН)
3. из условия работы шпилек на изгиб
Ти=(1.8d2+0.02bн2)
≤2.5d2
,
(кН)
где при определении коэффициента
следует рассматривать наибольшее
значения угла
.
Ти=(1.8*22+0.02*7,52)*
=7,8255
2.5*22*0,94=9,4 (кН)
7,8255≤9,4 –удовлетворяет условию
Т.е.
-удовлетворяет
условию
-
удовлетворяет условию