Подбор сечения затяжки арки и стяжной муфты

Расчетное усилие в нижнем поясе принимаем максимальным при постоянной и временной снеговой равномерно распределенных нагрузках:

Нижний пояс выполняют из стального тяжа. Необходимая площадь сечения пояса:

– коэффициент условия работы по табл. 6 п. 5 СНиП II-23-81;

согласно п. 3.4 СНиП II-25-80.

Принимаем тяж d=30мм; с учетом установки стяжной муфты:

В хомутах и петлях у опорных узлов требуемая площадь поперечного сечения:

Здесь 0.8 учитывает возможную неравномерность распределения усилия в двойном тяже (СНиП II-25-80 п.3.4), а 0.7 учитывает угол наклона тяжа в опорных узлах.

Принимаем

С целью устранения провисания затяжки в середине пролета устанавливаем стяжную муфту из трубы.

Диаметр затяжки по нарезке d_нт=25.45 мм.

Принимаем внутренний диаметр трубы d=25 мм, наружный D=32 мм.

Площадь поперечного сечения муфты с учетом ослабления ее отверстием:

Для предотвращения провисания предусматриваем устройство двух подвесок d=10 мм.

Расчет и конструирование узловых соединений.

Опорный узел (см. рис. 1.) выполняют из листовой стали марки ВСт3кп2-1 по ТУ 14-1-3023-80.

рис. 14. Опорный узел

Упорная плита.

Плиту с ребрами жесткости, в которую упирается верхний пояс системы, рассчитывают на изгиб приближенно как однопролетную балку с поперечным сечением тавровой формы (см. рис. 8а.).

Максимальное усилие в верхнем поясе

N_max = N₁ + N = 31.82+48.2 = 80.02 кН

Для создания принятого эксцентриситета в опорном узле высота упорной плиты должна составлять

где – высота сечения верхнего пояса.

Ширину упорной плиты принимаем по ширине сечения верхнего пояса b=160мм.

Напряжение смятия древесины в месте упора верхнего пояса в плиту

Принимаем пролет упорной плиты равным заданному расстоянию в осях между вертикальными листами =150мм (см. рис. 11б.).

Изгибающий момент

Напряжение изгиба

где согласно табл. 51 СНиП II-23-81.

 

 

Геометрические характеристики плиты таврового сечения:

площадь

статический момент относительно оси

расстояние от оси до центра тяжести сечения

момент инерции сечения относительно оси

моменты сопротивления

Опорная плита.

Горизонтальную опорную плиту (см. рис. 8б.) рассчитывают на изгиб под действием напряжений смятия ее основания как однопролетную балку с двумя консолями.

Площадь опорной плиты принимают

Напряжение смятия

Равномерно распределенная нагрузка на балку q=σ*b=1.16*0.2=0.232

Изгибающий момент в сечении над опорой

Момент в средней части плиты

Необходимый момент сопротивления

Необходимая толщина плиты

Принимаем толщину плиты

Необходимую длину шва приварки нижнего пояса к вертикальным листам при ручной сварке электродами марки Э-42 и высоте катета шва определяют по формуле

где n_ш=4 – число швов, прикрепляющих нижний пояс к вертикальным листам;

– коэффициент согласно табл. 34 СНиП II-23-81;

– расчетное сопротивление металла швов сварных соединений с угловыми

швами согласно табл. 56 СНиП II-23-81;

– коэффициент условия работы шва согласно п. 11.2 СНиП II-23-81;

– коэффициент условия работы согласно табл. 6, п. 5 СНиП II-23-81.

Требуемая длина шва

Принимаем длину шва

Сварные швы, прикрепляющие петли к нижнему поясу при принимаем

Расчет и конструирование конькового узла (см. рис. 9.).

При полном симметричном снеговом нагружении покрытия верхние концы сжатого пояса подвержены сминающему действию горизонтальной силы и стыкуются простым лобовым упором: Размер площадки назначаем из расчета на обеспечение приложения силы, сжимающей верхний пояс, с таким же эксцентриситетом е=0.1м, как и в опорном узле. Для этого устраиваем зазор высотой, равной двум величинам эксцентриситета.

Площадка смятия в узле

Смятие в коньковом узле происходит под углом к волокнам, и расчетное сопротивление древесины смятию будет

где – расчетное сопротивление смятию вдоль волокон древесины 2 сорта

по табл. 3 СНиП II-25-80;

– расчетное сопротивление смятию поперек волокон древесины 2 сорта

по табл. 3 СНиП II-25-80;

Напряжение смятия в узле

 

рис. 15. Коньковый узел

При несимметричном нагружении снегом лишь одного из скатов покрытия в коньковом узле возникает поперечная сила, которая воспринимается парными деревянными накладками на болтах.

Поперечная сила в узле при несимметричной снеговой нагрузке будет

Накладки принимаем сечением Учитывая косо-симметричную схему работы накладок и прикладывая к ним поперечную силу в точке перегиба их оси (см. рис. 12б.), определяем усилия, действующие на болты, присоединяющие накладки к поясу:

Для прикрепления накладок принимаем болты диаметром 12мм.

Несущая способность болта на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия, считая в запас, под углом 90⁰ к волокнам будет: (см. табл. 17 и 19 СНиП II-25-80) из условия изгиба болта

из условия смятия накладки

из условия смятия среднего элемента – верхнего пояса

Минимальная несущая способность Т_min=3кН.

Необходимое число болтов в ближайшем к узлу ряду принимаем два болта.

Число болтов в дальнем от узла ряду принимаем один болт.

Указанная на рис. 12а расстановка болтов удовлетворяет требованиям п. 5.18 СНиП II-25-80.

Изгибающий момент в накладках (см. рис. 9б.)

Момент сопротивления накладки, ослабленной двумя отверстиями диаметром 12мм

Напряжение в накладках

где (см. табл. 3 СНиП II-25-80).

Для поддерживания нижнего пояса от провисания в коньковом узле устраивают подвеску из тяжа диаметром 12мм.