книги из ГПНТБ / Ветрюк И.М. Конструкции из дерева и пластмасс учеб. пособие
.pdfАрки рассчитывают по общим правилам строительной меха ники. Проверка напряжении производится в сечении с макси мальным изгибающим моментом, как для сжато-изогнутого стержня цельного сечения. При определении гибкости арок за расчетную длину принимают:
|
Рис. 68. |
Клееная трехшарнирная |
арка |
стрельчатого очертания |
|
||||||
|
для покрытия |
склада |
калийных |
солей Солигорского калийного |
|
||||||
|
|
|
комбината пролетом |
|
45 |
м: |
|
|
|||
|
а — поперечный разрез; б — опорный шарнир; |
в — коньковый шарнир; / — |
|
||||||||
|
арка; 2 — габарит крана; 3 — верхняя транспортная галерея; 4 — габарит со |
|
|||||||||
|
|
левой насыпи; 5 — нижняя |
разгрузочная галерея. |
|
|||||||
/о = |
0,55 — для двух- |
и трехшарнирных арок и сводов при |
несимметричной |
на |
|||||||
|
грузке; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/o = |
0,6S — для двухшарнирных |
арок и сводов |
при симметричной нагрузке; |
||||||||
/o = |
0,7S— те же, для трехшарнирных арок и сводов; |
|
|
||||||||
/o = |
0,5S — для |
трехшарнирных |
стрельчатых |
|
(а |
также |
треугольных) |
арок |
|||
|
с углом перелома |
в ключе не менее |
10° при всех |
видах нагрузки, |
|||||||
где |
5 — полная длина дуги арки и свода. |
|
|
|
|
|
150
Нагрузка, приходящаяся на 1 м2 горизонтальной проекции арки
27S |
= |
27-16,2 |
• =31,2 кГ/м2; |
<?" = |
14 |
||
I |
|
|
|
б) временная нагрузка от снега для I I I района |
|||
р« = с/5 |
=0,44-100 = 44 кГ/м2, |
||
где |
I |
14 |
|
|
|
||
|
|
8-4 |
= 0,44, |
|
|
|
Р — вес снегового покрова па 1 м2 горизонтальной поверхности;
HI |
, |
'1 |
|
51м |
|
Рис. 74. Схематический разрез |
ледового |
|
стадиона |
в г. Гренобле. |
|
в) собственный вес арки, принимаем по эмперической формуле (94):
|
31,2+44 |
|
|
<7с.в = |
1000 |
= 3,3 |
кГ/м2. |
|
|
|
|
|
314 |
|
|
Б. Расчетные нагрузки: |
|
|
|
постоянная (31,2+3,3)1,1=38 |
кГ/м2; |
|
|
временная 44-1,4 = 62 кГ/м2 |
|
|
|
И т о г о |
. 100 |
кГ/м2. |
В. Ветровая нагрузка. Нормативный ветровой напор для I района при нимается 27 кГ/м2. С учетом формы покрытия и коэффициента перегрузки п=1,2 расчетная ветровая нагрузка, действующая нормально к дуге арки:
q=\,2g0c. |
|
Для |
|
f |
3,5 |
|
0,25 |
|
14 |
имеем |
|
-0,95 |
и с = +0,35. |
155
Рис. 75. Расчетные схемы и основные геометрические размеры трехшарнир-
|
ной арки: |
|
о и б —схемы ветровой нагрузки |
и расчетные геометрические |
характеристики; в — |
эпюра изгибающих моментов от |
постоянной и односторонней |
снеговой нагрузки. |
Ветровая нагрузка на соответствующих участках дуги арки:
<?!= 1,2-27-0,35= 11,4 кГ/м2;
<?2= |
—1,2-27-0,95=—31,4 |
кГ/м2; |
9з = |
—1,2-27-0,4 = —13 |
кГ/м2. |
Расчетные нагрузки на 1 по г. м горизонтальной проекции арки при шаге арок 6 м:
а) постоянная £ = 3 8 - 6 = 228 кГ/м; б) временная — снег />=62-6=372 кГ/м. Ветровая нагрузка на 1 м дуги арки:
<?i= 11,4-6=68 кГ/м;
<?2 = 31,4-6 = -186 кГ/м;
9 з = 13,0-6 = —78 кГ/м.
Статический расчет арки. Ординаты арки определяем через каждые 0,05/=0,05-14 = 0,7 м от левой опоры арки по формуле (120) кругового очер тания арки:
(120)
y=kf,
где k — коэффициент кругового очертания арки (приложение X V I ) ;
|
|
|
|
c = |
R-f- |
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
У1: |
= |
0,235-3,5=:0,82 ж; |
Уе-= |
0,868-3,5 = |
3,04 м; |
|||
Уг |
=0,421-3,5= = 1,47 м; |
Уг-= |
0,927- 3,5 ==3,24 м; |
|||||
Уз |
= |
0,571-3,5 |
=• 2,00 |
м; |
У*= |
0,968-3,5 = |
3,39 |
м; |
г/4 |
= |
0,693-3,5 |
== 2,41 |
м; |
У г= |
0,992-3,5 = |
3,47 |
м; |
Уь = |
0,791-3,5 |
=• 2,76 |
м; |
Ум = |
1,0-3,5 = 3,50 м. |
Изгибающие моменты в арке от постоянной и временной снеговой |
нагруз |
||
ки определяем (для удобства |
вычислений) от единичной равномерно |
распре |
|
деленной нагрузки <7=1, расположенной на левой половине пролета арки. |
|||
При загружении арки на всем |
пролете нагрузкой q—1 изгибающие мо |
||
менты получим суммированием |
усилий, полученных от односторонней нагрузки |
||
в симметричных сечениях дуги арки. |
|
|
|
При одностороннем загружении половины пролета слева распор |
|
||
о/2 |
142 |
|
|
Я = — |
=q |
=3,5? |
|
16/ |
16-3,5 |
|
157
Я = |
= 0,25-14? = 3,5*7, |
|
|
|||||
где к — коэффициент, принятый по приложению XVI. |
|
|
||||||
Опорные реакции: |
|
ql |
\ |
|
|
|
|
|
3 |
/ |
= |
3-1-14 |
-=5,25; |
|
|
||
Я д = — ( - 1 _ ) |
/ |
4-2 |
|
|
||||
4 |
V |
2 |
|
|
|
|
||
1 |
/ |
ql |
\ |
|
1-1-14 |
|
|
|
RB = — |
|
|
|
= |
|
= 1,75. |
|
|
4 |
\ |
2 |
/ |
|
4-2 |
|
|
|
Изгибающие моменты па левой половине арки |
|
|
||||||
M = RAx |
|
qxz |
|
|
|
|||
|
|
Ну; |
|
|
||||
например, для точки 4 |
|
|
2,82 |
|
|
|
|
|
Mi = 5,25 • 2,8 |
3,5 • 2,41 = 4-2,35. |
|
||||||
|
|
|
||||||
Изгибающие моменты на правой половине арки (х— расстояние от пра |
||||||||
вой опоры RB): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M' = |
|
|
Rnx-Hy, |
|
|
|
например, Для точки 4' |
|
|
|
|
|
|
|
|
Mi' = |
1,75 • 2,8-3,5 • 2,41 = -3,53. |
|
|
|||||
Вычисленные изгибающие |
моменты |
от единичной, |
постоянной, |
снеговой |
||||
и ветровой нагрузок сведены в табл. 26. |
|
|
|
|
||||
Для расчета арки на временную ветровую нагрузку |
определяем |
суммар |
ные ветровые нагрузки, действующие на участки дуг арки с одинаковой ин
тенсивностью и заменяем их (с некоторым допущением) |
равнодействующими, |
|||||||||
приложенными |
посредине дуги каждого |
участка и направленными перпендику |
||||||||
лярно к хордам соответствующих дуг: |
|
|
|
|
||||||
/?4 |
= 68Si; |
#2 ' = |
-186S2 '; |
|
fl2"=-186S2"; R3 |
= -78S3', |
||||
где Si = S 2 и S 2 ' = S 2 |
" — длины |
дуг соответствующих участков ветровой на |
||||||||
|
|
грузки. |
|
|
|
|
|
|
||
Ордината |
верхней точки |
участка |
дуги |
Si |
равна |
0,7/ (согласно СНиП |
||||
П-А. П—62): |
|
у = |
0,7; |
/ = |
0,7-3,5 = |
2,45 м. |
|
|||
|
|
|
||||||||
Абсциссу той же точки приближенно |
определяем |
интерполяцией по известным |
||||||||
координатам ближайшей точки: |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
xiy |
|
2,8-2,45 |
= |
2,84 м. |
|
||
|
|
|
|
У*. |
|
2,41 |
|
|||
Длины дуг: |
|
|
|
|
|
|
||||
nRw |
|
3,14-8,75-29 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
S 2 ' = |
|
— = |
|
180 |
=4,4 м; |
|
|||
|
|
|
180 |
|
|
|
|
|
||
, _ |
. |
|
|
|
162 |
|
|
|
|
|
|
|
S 4 |
= |
S 3 |
= |
|
4,4 = |
3,7 м. |
|
158
|
|
|
|
|
|
|
|
|
у |
|
Здесь |
угол ф = 29° определяется |
по sin а |
при отношении |
— = 0 , 7 |
из прило |
|||||
жения XV. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Равнодействующие ветровых нагрузок: |
|
|
|
|
|||||
Ri = 68-3,7 = 252 кГ; Я 2 |
' = # 2 |
" = - 1 8 6 - 4 , 4 - 8 1 8 кГ; # 3 |
= -78-3,7 = |
-290 кГ. |
||||||
Равнодействующие |
Ri, Rz'=R2" |
и R3 |
раскладываем |
на вертикальные |
||||||
и горизонтальные составляющие: |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Rxi^Ri |
cos(90-B) =252-0,656=166 |
кГ; |
|
|
|||||
|
/г„1 = / ? 1 cos В = 252-0,755= 191 |
к Г ; |
|
|
||||||
|
/? x 2 '=/? 2 'sin9/ 2 = 818-0,25=205 кГ; |
|
|
|||||||
|
# „ / = # / |
cos ф/2 = 818-0,968 = 792 кГ; |
|
|
||||||
|
tf*3=#3COs(90-P) |
=290-0,656= 190 кГ; |
|
|||||||
где |
R v |
3 = R |
s cos 6 = |
290-0,755 = 219 |
кГ, |
|
|
|||
|
|
Ф + а |
29+53 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
6 = |
2 |
= |
2 |
= 4 Г . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Определяем плечи составляющих сил R t и Rz' |
относительно левой опоры |
|||||||||
арки |
(точка А) и другие вспомогательные размеры |
(рис. 75, б): |
|
|||||||
|
C M = |
R{\-cos |
В) =8,75(1—0,755) =2,15 м; |
|
||||||
|
MB=f—2,15 |
= 3,5—2,15=1,35 м; |
|
|
||||||
|
Д В = # |
sin 3 = 8,75-0,656 = 5,75 м; |
|
|
||||||
|
Л Д = 0,5/-5,75 = 7 - 5,75= 1,25 м; |
|
|
|||||||
|
KB = R sin ф/2=8,75-0,25 = 2,19 м; |
|
|
|||||||
|
|
ЛК = 7-2,19 = 4,81 м; |
|
|
|
|
||||
|
CE=R(l-cos |
|
ф/2) =8,75(1-0,968) =0,28 м; |
|
||||||
|
|
£ 5 = 3,5-0,28 = 3,22 м. |
|
|
|
|
Определяем опорные реакции арки от ветровой нагрузки:
МА = 1,35(166+190) + 1,26-191-7-2-792- (7+5,74)219+W 14 = 0; 13122
V B = - |
= 937 кГ; |
|
14 |
2 г/ = + 9 3 7 + 1 9 1 - 2 - 7 9 2 - 2 1 9 + У А = 0 ;
V A = -937-191+1584+219 = 675 кГ.
Чтобы найти левый и правый распор арки, вычисляем плечи сил R i и Rz'
относительно ключевого шарнира арки (точка С ) :
/"i = # sin P = 8,7S-0,656=5,75 м;
r 2 = R sin ф/2=8,75-0,25 = 2,18 м.
Распор арки у левой опоры определяем из. условия
Мс = -675 • 7-252 • 5,75+818 • 2,18+Я А - 3,5=0,
|
4390 |
Нл= |
=1254 кГ. |
|
3,5 |
159