Соединение на болтах

Составные элементы на податливых соединениях рассчитывают на прочность

, и устойчивость , где F_нт-площадь нетто поперечного сечения элемента; F_расч- расчетная площадь попер сечения элемента, приним=1 при отсутствии ослаблений, или ослаблений в опасных сечениях, не выходящих за кромки, если площадь ослаблений не превышает 25% F_бр; F_расч= F_бр( площадь сечения брутто); 2) при ослаблен не выходящих на кр омки, если площадь их не превышает 25% F_бр F_расч=4/3 F_нт; 3) при симметричном ослаблении выходящих на кромки F_расч=F_нт.

F_нт и F_расч опред как суммарные площади всех ветвей;

R_с- расч сопротивление древесины сжатию (из СНиП)

φ - коэф. продольн изгиба опред в зависимости от гибкости λ: λ≤70 ( ); λ>70 ( ).

, где λy- гибкость всего эл-та относительно оси y, вычесленная по расчетной длине элемента l0 без учета податливости; λ1 – гибкость отдельной ветви относительно оси I-I вычесленная по расчетной длине ветви l1, при l1<7h1→ λ1=0; μy- коэфф приведения гибкости , где b,h – ширина и высота по сеч элемента,см; nш-расчетное кол-во швов в элементе, определяемое числом швов, по кот суммируются взаимный сдвиг элемента, n_ш=2; l₀- расчетная длина элеменета,м ; n_с – расчетное кол-во срезов связей в 1 шве на 1 м элемнета; k_с- коэфф податливости соед (опред по ф-лам таб.12) СНиП ДК стр 10.

Связи следует расставлять равномерно по всей длине элемнета.

Гибкости λ< λ₀; λ₀- гибкость отдельной ветви определяется по ф-ле , где - сумма мом инерции брутто поперечного сечения отд ветвей относит собств осей, параллельно оси y; F_бр- площадь сечения брутто элемента; l₀ – расчетная длина элемента.

Гибкость составного элемента относительно оси x следует опред кА для цельного элемнета, т.е. без учета податливых связей.

Расстановка болтов при h≤10d_н расст S₁=6 d_н; S₂=3 d_н; S₃=2,5 d_н (S_2, S₃ – для поперечных волокон) при h≥10d_н расст S₁=7 d_н; S₂=3,5 d_н; S₃=3 d_н, d_н – диаметр болта.

8. Привести расчетные формулы и конструкции узлов клеедощатых арок стрельчатого типа и клеедощатых рам.

ОПРНЫЙ УЗЕЛ ( конструкция приведена на рис. 6 ).

Рис. 6. Опорный узел.

1 – стойка рамы; 2 – подкос вертикальной связи; 3 – опорный уголок; 4 – стенка башмака; 5 – фасонка для крепления вертикальных связей; 6, 7 – болт; 8 – анкерный болт; 9 – железобетонный фундамент; 10 – цокольная железобетонная обвязка на теплом бетоне.

Узел представляет собой пятовой шарнир. Крепление стойки осуществляется лобовым упором в горизонтальный фундамент, по внешней и боковым кромкам стойка закреплена металлическим сварным башмаком.

Расчет начинают с проверки клеевых швов на скалывание по формуле

τ = 1.5 * H / (b_расч * h_п) ≤ R_ск * m_в,

здесь b_расч = 0.6b - расчетная ширина сечения;

0,6 - коэффициент, учитывающий непроклей;

h_n - ширина пяты за вычетом симметричной срезки по 2,5 см.

Проверяют древесину на смятие в месте упора стойки рамы на фундамент по формуле

σ_см = V / F_см ≤ R_см, ; (50)

здесь F_СМ = bh_n. – площадь смятия

Высота вертикальной стенки башмака (по внешней грани стойки ) из условий смятия древесины поперек волокон определяется формулой

h_б = H / (Σδ_п * m_в * R_см90), (51)

Толщина стенки определяется из условия ее изгиба как пластинки с частичным защемлением на опорах с учетом развития пластических деформаций при изгибе (позиция 1 рис. 6 ).

Изгибающий момент M = H / 16.

Требуемый момент сопротивлений W_TP = M/R_y, где R_y = 230 МПа – расчетное сопротивление стали С235,

Толщина пластины

В качестве траверсы принимают неравнобокие уголки сечением 200×125×12 мм, располагая короткую полку в горизонтальной плоскости. Производят проверку вертикальной полки уголка на внецентренное растяжение (см. рис. 7). Траверса – позиция 3 рис. 6.

Рис. 7. Траверса в опорном узле.

Проверяем вертикальную полку уголка приближенно без учета горизонтальной полки на внецентренное растяжение по формуле:

σ = H / (2 * F_в.п) + M / W_в.п ≤ R_y,; (52)

где F_в.п – площадь вертикальной полки:

F_в.п = (h_в.п - t) * t,

W_в.п – момент сопротивления вертикальной полки:

W_в.п = (h_в.п - t)² * t / 6,

M – изгибающий момент:

M = H * (h_в.п - t) / 2,

h_в.п. - высота вертикальной полки = 200 мм ( см. рис. 7 ).

Крепление траверсы к фундаменту осуществляем с помощью двух болтов Ø 24 мм, которые работают на растяжение и срез.

Фундамент изготовлен из бетона класса В10, тогда условие прочности по напряжениям сжатия под горизонтальными полками башмака запишется:

σ = M / W ≤ R_b,; (53)

здесь R_b – расчетное сопротивление бетона смятию;

, b и l - ширина и длина опорных полок уголков башмака ( см. рис. 7 ).

Проверка анкерного болта на растяжение по ослабленному нарезкой сечению:

σ = N_р / F_нт ≤ 0.8 * R_р, (54)

здесь N_р – сила растягивающая болт:

N_р = M / (2/3 * 2 * l),. (55)

Проверка анкерного болта на срез:

τ = H / (2 * F_бр) ≤ R_ср,, (56)

КАРНИЗНЫЙ УЗЕЛ.

Рис. 8. Стык ригеля со стойкой по биссектрисному сечению.

В карнизном узле ригель со стойкой соединяется по биссектрисному сечению на зубчатый шип (рис. 8). Недостатком такого решения является то, что именно в сечении, где действует максимальный изгибающий момент, устроен стык ригеля со стойкой, а в сечениях, расположенных непосредственно у стыка, древесина по прочности значительно недоиспользуется.

Этих недостатков лишен узел с пятиугольной вставкой, хотя в этом случае в полураме будет 2 стыка на зубчатый шип вместо одного, и сама полурама собирается из трех элементов ( стойка, ригель, пятиугольная вставка ) (см. рис. 9).

Расчет карнизного узла производят, приняв в запас прочности усилия в точках 2 и 4. Тогда формулы для определения напряжения сжатия (смятия ) по сечениям 2 и 4 соответственно примут вид (28) [1].

Рис. 9. Стык ригеля со стойкой с помощью пятиугольной вставки.

; (57)

; (58)

(59)

здесь r₂ = r₄ = r = 0.289h₂₍₄₎ – радиусы инерции сечений 2 и 4;

l_0i - расчетные длины стойки и ригеля, см. рис. 1 и рис. 2;

; (60)

; (61)

μ = 0.8, т. к. один из концов стойки и ригеля имеет жесткое защемление ( в карнизном узле ) и шарнирное закрепление на противоположном, соответственно пятовой и коньковый шарниры.

Остальные обозначения см. выше.

КОНЬКОВЫЙ УЗЕЛ.

Торцы клееных блоков ригеля соединяются впритык лобовым упором. Для того чтобы при деформации конькового узла в плоскости рамы избежать скола досок, крайние доски ригеля имеют срез.

Жесткость узла из плоскости рамы обеспечивается деревянными накладками ( см. рис. 10 ), которые крепятся болтами.

На рис. 11 представлена расчетная схема узловой накладки.

Рис. 11. К расчету коньковой накладки.

Расчетные усилия в узле Н₁₀ и Q₁₀.

Напряжение смятия в торцах ригеля при α = α₂.

; (62)

здесь . (63)

Поперечная сила Q₁₀ воспринимается накладками и болтами. Находят вертикальные усилия в болтах:

и (64)

. (65)

Предварительно задавшись диаметром болта, определяют несущую способность двух двухсрезных болтов из условия их изгиба при направлении усилий под углом к волокнам α = 90⁰.

(66)

k_α берут по табл. 19 [1].

Напряжения в накладках проверяют по формуле

, (67)

здесь - изгибающий момент в накладках; (68)

- момент сопротивления накладок с учетом ослаблении сечения болтами.

При проектировании накладок должны быть учтены конструктивные соображения, т. е. условие размещения болтов в накладке (см. рис. 10). Расстояние между болтами и между болтом и кромкой накладки не должны превышать расстояний S₁, S₂ и S₃ согласно табл. 17 [1].

Суммарная площадь сечения двух накладок должна быть не менее сечения ригеля в коньке.

9. Типы пространственных конструкций с применением древесины и пластмасс. Особенности применения. Основные положения по расчету.

С точки зреиня формы (геометрии), применяемые в конструкциях из древесных и синтетических материалов оболочки можно разделить на следующие типы:

1) Призматические (складки, своды)

2) Цилиндрические (нулевой гауссовой кривизны);

3) Эллиптические (положительной гауссовой кривизны);

4) Гиперболические (отрицательной гауссовой крнвишы);

Пространственные ДК (ПДК).Типы: 1)криволинейные в виде сферических оболочек 2) криволинейные в виде гиперболических параболоидов 3) криволинейные поверхности цилиндрического типа 4) перекрестно-стержневые простр. Конструкции криволин и плоской формы (пространственные фермы или арки) 5) пневматические стр. конструкции.

Преимущества ПДК:

-совмещение несущей и ограждающей функции

- сборно-разборность констр

- транспонтабельность

-простота изготовления и монтажа, т.к. все отдельные элементы однотипные

- статич.неопределимость при расчете, что повышает несущ способность и снижает деформативност

Недостатки

- необходимость устройства временных монтажных подпирающих конструкций, кот потом необходимо демотировать

-статич. неопределимость в расчетах, т.к. традиционные методы расчета стр. механики неопределимы и треб. примен ЭВМ, т.к. степень статич неопред в несколько десятков тысяч раз статич. неопределимой.

Применение:спорт. сооружения ,торговые здания,выставочные комплексы, киноконцертные комплексы.