Расчет стальных элементов арки

Опорный узел

Расчетные усилия в опорном узле: нормальная сила N_расч.=290,9кН (комбинация нагрузок: ветровой и постоянной, см. приложение 1, элемент 1).

а). Проверку торца на смятие выполняем по формуле:

,

где

- площадь смятия торца, принимаемая из условия: ;

– расчётное сопротивление древесины смятию, принимается по СНиП II-25-80 п.3.1, таб. 3;

–коэффициент, применяемый при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде, принимается по СНиП II-25-80 п.5.14, таб. 19;

;

Проверка торца на смятие выполняется, принимаем .

б). Арка крепится к фундаменту через уголок L200x10 l=200мм. Опорную пластину принимаем конструктивно 300х650х12мм. Задаём диаметр болтов и определяем их количество из формулы определения количества нагелей в сечении, взятой по СНиП II-25-80 п.5.13, п.5.14.

Число болтов равно: , где:

Q=18,55кН – расчетное усилие (комбинация нагрузок: ветровой и постоянной, см. приложение 1, элемент 1);

Т_min – наименьшая расчетная несущая способность, найденная по формуле:

– несущая способность нагеля на смятие среднего элемента, где - толщина среднего элемента; - диаметр болта;

n_ш=2 – число расчетных швов одного нагеля.

– коэффициент, применяемый при расчете на смятие древесины при α=90⁰, принимается по СНиП II-25-80 п.5.14, таб. 19.

.

Принимаем 2 болта диаметром 16 мм.

в). Анкерные болты подбираются из условия работы болтов на смятие по СНиП II-23-81* «Стальные конструкции» п.11.7. формулы 127 и 128.

,

где

- сопротивление соединяемых листов стали С255;

- коэффициент условий работы соединения, который следует принимать по СНиП II-23-81* табл. 35*, учитывая, что мы применяем болты нормальной точности;

n^ср=2 – число расчетных срезов одного болта;

Q=18,6 кН – сила в опорном узле, смотри приложение 1.

Принимаем конструктивно 2 болта d=20мм.

Рисунок 48. Опорный узел:

1- уголок L200x10 l=200, 2 – стальной лист 300х650 t=12мм, 3 – болт диаметром 16 мм, 4 – анкерный болт диаметром 20 мм

Коньковый узел

Крепление полуарок принимаем при помощи деревянных накладок размером 900х180х100 мм 6-мя болтами диаметром 20 мм (Рис. 61). Расчет ведем на максимальную поперечную силу Q=3134,84кг и N=879,158кг в 1 сечении 11 элемента.

а). Проверка на смятие торца арки:

,

Вычисляем расчётное усилие N_расч.. Оно не равно усилию N взятого из приложения 1, т. к. действует под углом к элементу 11:

– расчётное сопротивление древесины, принимается по СНиП II-25-80 п.3.1, таб. 3;

–коэффициент, применяемый при расчете на смятие древесины в нагельном гнезде, принимается по СНиП II-25-80 п.5.14, таб. 19;

Для обеспечения достаточной шарнирности в коньке принимаем высоту сечения :

- площадь смятия торца;

;

Принимаем высоту сечения арки в коньке и площадь смятия торца .

б). Находим количество и диаметр болтов в коньковом узле.

Вычисляем расчётное усилие Q_расч.. Оно не равно усилию Q взятого из приложения 1, т. к. действует под углом к элементу 11:

Q_рас=

Изгибающий момент в накладках равен:

, где - расстояние между болтами.

Напряжение в накладке: < , где ;

Усилия, действующие на болты:

;

;

Расчетная несущая способность одного 2-х срезного болта при толщине накладки δ =10 см:

;где

- количество поверхностей среза;

- коэффициент, учитывающий снижение расчетной несущей способности при действии усилия под углом к волокнам;

< - несущая способность нагеля на изгиб, где - толщина крайних элементов; - диаметр болта; Для расчёта принимаем значение

– несущая способность нагеля на смятие среднего элемента, где - толщина среднего элемента; - диаметр болта;

Усилие, воспринимаемое 3-мя 2-х срезными болтами в ближайшем к коньковому узлу ряду:

Принимаю 3 болта диаметром 16мм.

Рисунок 49. Коньковый узел

1- клееный пакет 600х200, 2- накладка 250х200 l=500, 3- болты диаметром 20 мм