7. Конструктивный расчет.

Принимаем арку прямоугольного сечения высотой h=3,3*40=132 см, что составляет h/D_n=1.32/30=0.0441/45. Ширина сечения по условиям монтажа b=18 см. Сечение из досок 20 х 4 см (до острожки).

Геометрические характеристики поперечного сечения:

F=18*132=2376 см² J=18*132²/12=3449952 см⁴

W=18*132²/6=52272 см³ S=18132²/12=39204 cм³

Прочность поперечного сечения арки проверяем по формуле 20(1)

где

кН см

М=96,9 кНм - Наибольший положительный изгибающий момент

где

s= 3227 см длина дуги арки

h=132 см высота арки

(см. табл. 2,2(1))

Для обеспечения устойчивости плоской формы деформирования арки, закрепляем на ней дощатый настил и ставим поперечные связи, прикрепляемые к верхним кромкам арок, через 300 см. Проверяем устойчивость полуарки с положительным моментом и раскрепленной сжатой кромкой по формуле 26(1)

где

Устойчивость полуарки с отрицательным моментом и раскрепленной сжатой кромкой по формуле 26(1)

кН см

е₀=0,5s=1613,5 см- расчетная длина в плоскости, перпендикулярной плоскости арки.

где:

- центральный угол определяющий участок

m=9 число подкрепленных (с одинаковым шагом) точек растянутой кромки

Прочность поперечного сечения арки по касательным напряжениям проверяем по формуле 14(1):

=,014 КПа1,5Мпа

где:

Верхнее кольцо многоугольное из прокатного швеллера №40 (ГОСТ 8240-72^*)

Диаметр описанного круга из условия размещения опорных башмаков 5 м.

Проверяем верхнее сжатое кольцо на устойчивость по формуле 163(1):

где:

центральный угол сектора

Расчет проводим для опорного узла как более нагруженного.

Расчетные усилия в опорном узле: нормальная сила N=158.04 кН; поперечная сила Q=21,6 кН;

Конструкцию узла принимаем следующей:

Рис.3. Опорный узел

Опорную пластину для крепления плиточного шарнира принимаем размерами b_п=10 см, h_п=15 см. Напряжения смятия торца арки под пластиной:

Толщина пластины из условия работы ее как двухконсольной балки:

толщина пластины Принимаем.

Плиточный шарнир проверяем на изгиб и смятие.

Изгиб: М=Qa=21.6*3=64.8 кНсм . Приb_h=8 см толщина шарнира Принимаем 2 см.

Смятие:

Плиточный шарнир привариваем к опорным пластинам, а последние к гнутым профилям, обрамляющим оголовок арки. Гнутый профиль размерами h_б=400 мм, b_б=200 мм, =12 мм; прикрепляют к арке болтамиd=20 мм.

Обеспечение долговечности конструкции

ЗАЩИТА КОНСТРУКЦИЙ ОТ УВЛАЖНЕНИЯ И БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗРУШЕНИЯ

Один из недостатков древесины — снижение механических свойств при увеличении влажности, приводящей к деформациям разбухания и биологическому разрушению — гниению. При быстром высыхании возникают деформации усушки, вызывающие растрескивание, короб­ление, а в клееных элементах — снижение прочности клеевых швов. Источников увлажнения деревянных конструкций при эксплуатации много: это начальное и построечное увлажнение, атмосферное от осад­ков, гидрогеологическое, от контакта древесины с грунтом или водой, конденсационное, при резкой смене температур и недостаточном теп­ловом сопротивлении ограждающих конструкций, эксплуатационное при наличии мокрых технологических процессов или неисправности трубопроводов, биологическое.

Для предотвращения увлажнения деревянных конструкций и их нормальной эксплуатации предусматривают конструктивные меры и защитную обработку, которые должны обеспечивать сохранность кон­струкций при складировании, транспортировке и монтаже, а также дол­говечность при эксплуатации. Защиту осуществляют во всех зданиях и сооружениях независимо от их назначения и срока службы.

Рис. 4 . Защита узлов несущих конструкций:

а — при переходе конструкции из отапливаемого помещения наружу здания; б — при опирании конструкции в гнездах кирпичных стен; в — то же, со стальными башмаками

на пилястры стен; г — при переходе конструкции через внутреннюю стену;

1 — покрытие; 2 — несущая конструкция; 3 — опорная подушка; 4 — кирпичная стена;

5 — минеральная вата, обернутая полиэтиленовой пленкой; 6 — эластичная прокладка;

7 — пилястра; 8 — стальной башмак: 9 — гидроизоляция; 10 — воздушная прослойка.

Деревянные конструкции следует делать открытыми, хорошо про­ветриваемыми, по возможности доступными для осмотра, профилакти­ческого ремонта и защитной обработки.

В зданиях с деревянными конструкциями рекомендуется применять кровли с наружным

отводом атмосферных вод. Устройство ендов и за­крытых парапетов запрещается. Следует избегать фонарных надстроек на крыше. Среднюю часть широких зданий рекомендуется проектиро­вать более высокой, чем крайние пролеты, устраивая освещение в на­ружных стенах.

Несущие деревянные конструкции располагают либо в пределах ота­пливаемой части здания, либо вне ее. Если несущая конструкция из отапливаемого помещения проходит через ограждающую конструкцию в не отапливаемое, то в местах пересечения ее защищают специальными бандажа­ми. Зазоры между поверхностями конструкции и отверстиями ограж­дения тщательно утепляют минеральной ватой и герметизируют пороизолом или пористой резиной на мастиках (рис. 4, а).

Опорные части, расположенные в гнездах наружных каменных стен, оставляют открытыми внутрь помещения. Заделывать гнезда запре­щается. Их задние стенки утепляют биостойкими утеплителями в со­ответствии с теплотехническим расчетом. Под несущую конструкцию укладывают два слоя гидроизоляционного рулонного материала (рис. 4, б). Несущие конструкции сонорными металлическими баш­маками устанавливают на пилястру каменных стен или приставные колонны (рис. 4, в). Опирание в гнездах наружных стен не рекомен­дуется.

Опорные стальные башмаки должны иметь минимальную площадь контакта с древесиной для возможности ее проветривания. Поверхнос­ти древесины изолируют от металла мастиками и рулонным гидроизо­ляционным материалом. При опирании конструкций на внутренние стены, разделяющие помещения с одинаковым температурно-влажностным режимом, между стенами и боковыми плоскостями конструкции оставляют зазор. Его принимают не менее 30 мм для помещений отно­сительной влажностью воздуха 75 % и 60 мм — для75 %.

При необходимости зазор заполняют минеральной ватой, а поверхность деревянной конструкции изолируют рулонным гидроизоляционным материалом. Клееные конструкции в этих местах покрывают влагоза­щитными составами, а не клееные — антисептируют.

Изоляционные подкладки, подбалки и подушки опорных узлов, со­прикасающиеся с каменной кладкой или бетоном, изготовляют из за­щищенной от биоповреждения древесины преимущественно твердых лиственных пород и изолируют от стен двумя слоями гидроизоляцион­ного материала. Если конструкция проходит, через внутреннюю стену не опираясь на нее, то зазор оставляют и под конструкцией. Размер его принимают несколько

большим возможного прогиба конструкции в месте пересечения, но не менее 30 мм. Нижний зазор заполняют ми­неральной ватой по гидроизоляционному рулонному материалу, уло­женному на обрез стены (рис. 4, г). Пересекать стену, разделяю­щую помещения с разными температурно-влажностными условиями экс­плуатации, не рекомендуется.

При опирании деревянных конструкций на фундаменты внутри помещений верхнюю их грань располагают выше уровня пола не менее чем на 150, а в незащищенных условиях — не менее чем на 500 мм. В этом случае конструкция верха фундамента должна обеспечивать быстрый отвод атмосферных осадков. Несущие деревянные клееные конструкции, эксплуатируемые на открытом воздухе, должны иметь сплошное сечение, а верхние горизонтальные и наклонные поверхности элементов защищают козырьками из досок, пропитанных невымываемыми биозащитными составами, либо из защищенного кровельного металла, стеклопластика.

При проектировании перекрытий первого этажа, располагаемых над грунтом, рекомендуют укладывать по всей площади слой бетона или щебня, залитого цементным раствором толщиной не менее 100 мм. Расстояние от этого слоя до древесины конструкций принимают не менее 300 мм. Для вентиляции подполья в наружных стенах устраи­вают отверстия, которые закрывают только в зимний период. Все по­верхности древесины, выходящие в сторону грунта, покрывают био­защитными составами, а места опирания деревянных элементов на ка­менные стены или промежуточные столбы изолируют двумя слоями рулонного материала и антисептированными подкладками. В полах устраивают вентиляционные решетки или щелевые плинтусы с выхо­дом отверстий в помещение.

Для предотвращения увлажнения клееных деревянных несущих и ограждающих конструкций применяют укрывистые и лакокрасочные, преимущественно прозрачные, покрытия. Первые — в основном для конструкций, подвергающихся непосредственному увлажнению осад­ками или при значительной относительной влажности воздуха в помещениях, а лакокрасочные — для конструкций внутри зданий.

Влагозащитными составами обрабатывают наружные элементы по­крытия и стенового ограждения, а также несущих конструкций. Для влагозащиты рекомендуют следующие лаки и эмали: перхлорвиниловые, пентафталевые, уретановые, уретаново-алкидные, масляно-смоляные, органосиликатные.

Ответственные части конструкций — места соприкасания древеси­ны с металлом, камнем и бетоном, а также концы элементов обрабаты­вают покрытиями на основе тиоколовых мастик и эпоксидных смол.

Для защиты от биологического разрушения применяют следующие антисептики. Водорастворимые: фтористый натрий, кремнефтористый натрий, кремнефтористый аммоний, тетрафторборат аммония, пента-хлорфенолят натрия, доналит. Антисептики на нефтепродуктах и легких маслах; препараты пектахлорфенола в органических растворителях, нафтенат меди. Маслянистые антисептики: масло каменноуголь­ное, антраценовое, сланцевое. Тип антисептирования — по­верхностная обработка, пропитка в ваннах или автоклавах под давле­нием, обмазка пастами зависит от условий эксплуатации, видов дере­вянных конструкций и срока их службы.

Водные антисептики нельзя применять в конструкциях, где воз­можно их быстрое вымывание, т. е. находящихся на открытом воз­духе или в грунте. Антисептики в органических растворителях и мас­лянистые не применяют в зданиях, где находятся пищевые продукты, животные и люди.

Антисептик и способ его нанесения устанавливается правилами про­изводства и приемки строительных деревянных конструкций. Био­защитной обработке подлежат все неклееные деревянные конструкции, эксплуатируемые в помещениях относительной влажностью воздуха более 60 %, а также отдельные их элементы и части, которые могут увлажняться в процессе эксплуатации, каркас и внутренние поверхно­сти ограждающих конструкций, в том числе плит и панелей.

Против морских древоточцев, жуков-точильщиков и термитов при­меняют масла: каменноугольное, сланцевое и их смеси с пентахлорфе-нолом, оксидифенил, а также нафтенат меди в органических раствори­телях.

Для обработки древесины при ремонтных работах в случае обнару­жения дереворазрушающих насекомых применяют следующие инсек­тициды; гексахлоранциклогексан (ГХЦГ), диметилтрихлороксиэтил-фосфонат технический (хлорофос), карбофос и другие.