Расчет опорного узла стрельчатой арки

Опорный узел конструируем в виде стального башмака, состоящего

из опорного листа и двух фасонок с отверстиями для болтов, крепящих основание арки (рис. 3.26). Башмак крепится к фундаменту при помощи двух анкерных болтов диаметром 20 мм.

Угол наклона опорной поверхности фрагмента перпендикулярен к оси нормальной силы. Следовательно, необходимо проверить торец полуарки на смятие вдоль волокон.

Площадь смятия 40х16=640 см².

Максимальное продольное усилие возникает от сочетания действия

постоянной нагрузки, временной снеговой нагрузки равномерно распределенной на левой половине пролета арки и веса тележки и рассчитывается как равнодействующая опорных реакций, возникающих от данных нагрузок по формуле:

R=42.84+23.6+28.8=95.24 (табл. 3.5);

H=16.07+10.68+18=44.75 (табл. 3.3).

N_max=R·sin ϕ ₀+H·cos ϕ ₀;

N_max =95.24·0.357+44.75·0.934=76.68 кН

Напряжение смятия:

Наличие шарнира в расчетной схеме обеспечивается обмятием древесины, так называемого пластического шарнира.

Рис. 3.26. Конструкция опорного узла арки

Расчет конькового узла стрельчатой арки

1) Расчет на смятие

Передача силы в узле осуществляется через торцы площадок под углом α=37° к направлению волокон. Следовательно, по п. 5.1 [1]:

Напряжение смятия:

2) Расчет стальных нагелей

В связи с наличием односторонней нагрузки необходимо назначить

диаметр нагелей, закрепляющих прокладки к полуарке. В узле поперечная сила от снега равна 5.55 кН. Размещаем нагели согласно рис. 3.27.

На каждый из болтов, ближайших к стыку, передается усилие:

На крайний болт передается усилие 2·3.89-5.55=2.23 кН.

Следовательно, расчетное усилие на 1 болт двухсрезного соединения: 2.23/2=1.12 кН.

Принимаем толщину накладок 5 см, а диаметр болтов 2.0 см. Несущая способность болтов в данном случае см. п. 7.13; 7.14 [1]:

- по смятию в полуарке:

- по смятию в накладках:

- по изгибу болта:

Т_тр=1.12 < T_min=4.58 кН.

Т.е. прочность узла обеспечена.

 

Рис. 3.27. Конструкция конькового узла

Рис. 3.28. Расчетная схема работы накладок и болтов

 

 

Литература

1. СП 64.13330.2011. Деревянные конструкции. Актуализированная редакция. М.: 2011.

2. СП 16.13330.2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция. М.: 2011.

3. СП 20.13330.2011. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция. М.: 2011.

4. Руководство по проектированию клееных деревянных конструкций. М.: Стройиздат, 1977. (Центр. науч.-исслед. ин-т строит. конструкций им. В.А. Кучеренко). - 189 с.

5. Арленинов Д.К., Буслаев Ю.Н., Игнатьев В.П. Деревянные конструкции. Примеры расчета и конструирования: Учебное пособие / Под ред. Д.К. Арленинова. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006. – 246 с.

6. Улицкая Э.М., Бойтемиров Ф.А., Головина В.М. Расчет конструкций из дерева и пластмасс. Курсовое и дипломное проектирование: Учебное пособие для строительных вузов. М.: Высш. шк., 1996. – 159 с.

7. Д.К. Арленинов, Ю.Н. Буслаев, В.П. Игнатьев, П.Г.Романов, Д.К. Чахов Конструкции из дерева и пластмасс / Учебник для техн. вузов / – М.: Издательство АСВ, 2002. – 280 с.

8. Зубарев Г. Н. Конструкции из дерева и пластмасс: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. «Промышленное и гражданское строительство». – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990. – 287 с.

9. Гаппоев М.М., Гуськов И.М., Ермолаенко Л.К.и др. Конструкции из дерева и пластмасс: Учебник. Издательство АСВ, 2004. – 440 с.

10. Бойтемиров Ф. А., Головина В.М., Улицкая Э.М.; под ред. Бойтемирова Ф. А. / Расчет конструкций из дерева и пластмасс: Учеб. пособие для строит. вузов – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 160 с.

11. СТО 36554501-015-2008 Нагрузки и воздействия ФГУП “НИЦ”. Строительство. – М., 2009. – 49 с.

12. Пособие по проектированию деревянных конструкций (с СНиП II-25-80) ЦНИИСК им. Кучеренко. – М.: Стройиздат, 1986. – 216 с.

13. Шмелев Г.Н. Деревянные конструкции: учебное пособие для студентов вузов. – Казань: КГАСУ, 2011. – 171 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ №1

Приложение 1.1

Расчетные сопротивления R древесины сосны и ели

Напряженное состояние и характеристика элементов	Обозначение	Расчетные сопротивления для древесины сортов, МПа
1. Изгиб, сжатие и смятие вдоль волокон	Rи, Rc, Rсм
а) элементы прямоугольного сечения (за исключением указанных в подпунктах «б», «в») высотой до 50 см				8,5
б) элементы прямоугольного сечения шириной свыше 11 до 13 см при высоте сечения более 11 до 50 см
в) элементы прямоугольного сечения шириной свыше 13 см при высоте сечения более 13 до 50 см
г) элементы из круглых лесоматериалов без врезок в расчетном сечении		-
2. Растяжение вдоль волокон:
а) неклееные элементы	Rp			-
б) клееные элементы	Rp			-
3. Смятие и сжатие по всей площадке поперек волокон	Rсм90	1,8	1,8	1,8
4. Смятие поперек волокон местное:
а) в опорных частях конструкций, лобовых врубках и узловых примыканиях элементов	Rсм90
б) под шайбами при углах смятия 90°…60°
5. Скалывание вдоль волокон:	Rск
а) при изгибе неклееных элементов	1,8	1,6	1,6
б) при изгибе клееных элементов	1.6	1,5	1,5
в) в лобовых врубках для максимального напряжения	2,4	2,1	2,1

 

Примечания

1. Плотность свежесрубленной древесины хвойных и мягких лиственных пород принимается равной 850 кг/м³, твердых лиственных пород — 1000 кг/м³.

2. Плотность клееной древесины принимается как неклееной.

3. Плотность обычной фанеры принимается равной плотности древесины шпо­нов, а бакелизированной — 1000 кг/м³.

 

Приложение 1.2