4.2. Расчёт опорного узла с металлическим башмаком

Последовательность и методика расчёта аналогична расчёту конькового узла. Усилия в элементах узла определяются с учётом максимальных значений N_мах и Q_мах в опорном сечении арки на основе таблицы сочетаний усилий. При определении угла смятия независимо от вида арки

4.3. Расчёт конькового узла арки на уголковых накладках

Рассматриваемая конструкция узла может быть использована для арок с небольшим пролетом (до 20 м). На рис. 6 приведён вариант конькового узла для стрельчатой арки. Такое же решение узла можно использовать и для пологой арки.

Рис. 6. Коньковый узел для стрельчатой арки

Для обеспечения шарнирности узла торец арки срезают с двух сторон. Проверка прочности древесины на смятие не производится из-за больших запасов.

Стальные накладки из неравнобоких уголков крепятся к арке двумя болтами.

Расчёт узла производится в следующей последовательности:

Принимается диаметр болта (d=16...24 мм) для крепления накладки к арке.

Определяются размеры:

е₁ – расстояние от торца арки до болта;

е₂ – расстояние между болтами.

Согласно СНиП [1] е₁=7·d, е₂ > 3,5·d однако для лучшего восприятия усилий целесообразно принять е₂ = h/4.

Уголковые накладки и болты рассчитываются на действие максимальной сдвигающей силы в коньковом узле:

где Q_а,мах и N_а - поперечная и продольные силы в поперечном сечении левой полуарки (из таблицы сочетаний усилий).

При аналогичном решении конькового узла пологой арки

Пренебрегая в запасе прочности силами трения между полуарками, определяется момент, воспринимаемый болтами, крепящими накладки к полуарками:

Определяется равнодействующее усилие, воспринимаемое одним болтом (рис. 8.б):

Определяется угол наклона равнодействующего усилия к горизонтали:

Максимальный угол наклона равнодействующего усилия к направлению волокон древесины (угол смятия):

КоэффициентК_а = f (_см) определяется по [1, табл. 19];

Несущая способность в кН двухсрезного болта из условия прочности на изгиб определяется по эмпирической формуле [1]:

где b - ширина арки, см;

d - диаметр болта, см;

Проверяем условие прочности:R < T_и,

Если указанное условие не соблюдается, необходимо увеличить размер е₂ или диаметр болта и повторить расчёт.

4.4. Опорный узел на уголковых накладках

Конструкция опорного узла, изображённая на рис. 7 может быть использована как для стрельчатых, так и для пологих арок.

Последовательность и методика расчёта такая же, как для конькового узла стрельчатой арки. Однако при этом необходимо учесть следующие особенности:

- расчёт опорного узла производится на действие максимальной поперечной силы Q_мах в опорном узле, определенной по таблице сочетаний усилий;

дополнительно необходимо рассчитать анкерные болты, крепящие накладки к фундаменту, на срез. Минимальная площадь поперечного сечения одного анкерного болта:

,

где R_bs-расчётное сопротивление болта на срез (R_bs=150 МПа).

Окончательно диаметр болта принимается по сортаменту.

Для предотвращения раскалывания древесины в зоне конькового и опорного узлов концы полуарки стягиваются болтами диаметром 16 мм.

Рис. 7. Опорный узел на уголковых накладках