Участок

1 участок

:

2 участок:

Расчетное значение ветровой нагрузки на 2-х участках.

Чусовой – II ветровой район ÞW₀ = 0,3

С_е – аэродинамический коэффициент по приложению СНиП в зависимости от конфигурации здания.

С_е1 = +0,7; С_е2 = -1,2; С_е = -0,4;

g_f – коэффициент надежности по нагрузке. g_f = 1,4

1 участок:

- наветренная сторона.

 

- подветренная сторона.

 

2 участок:

- наветренная сторона.

 

- подветренная сторона.

 

3 участок:

- наветренная сторона.

 

- подветренная сторона.

 

4 участок:

- наветренная сторона.

 

- подветренная сторона.

 

5 участок:

- подветренная сторона.

 

Погонная ветровая нагрузка:

1 участок:

-      наветренная сторона:

-           подветренная сторона:

2 участок:

-      наветренная сторона:

-           подветренная сторона:

3 участок:

-      наветренная сторона:

-           подветренная сторона:

4 участок:

-      наветренная сторона:

-           подветренная сторона:

5 участок:

-           подветренная сторона:

При сборе нагрузок в программном комплексе Лира

,

где: S-длина дуги арки, L – пролет арки.

, ,

.

Сечение примем 300х1800мм: ,

 

Конструктивный расчет арки

 

Из таблицы усилий в элементах выбираем наибольшее сочетание.

,

,

.

Подбор сечения арки:

Принимаем ширину сечения: , высота сечения: из 40 досок по 33мм. .

 

Радиусы инерции сечения:

Расчетная длина полуарки:

 

Проверка прочности

 

Расчет на прочность сжато – изгибаемых элементов производим по формуле 28 (1):

,

,

.

- изгибаемый момент от действия продольных и поперечных нагрузок.

,  (формула 30 (1)).

- усилие в коньке арки.

- коэффициент продольного изгиба.

 (формула 8 (1))

А = 3000 – для древесины.

  - т.5 (1) в зависимости от условий эксплуатации (Б2)

- т.7 (1) учитывает высоту сечения >120см.

величину  - т.6 (1), в расчет не вводим т.к. ветровую нагрузку не учитываем.

 

Проверка прочности выполняется.

 

Проверка устойчивости

 

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования сжато – изгибаемых элементов производим по формуле 33(1):

n = 1- для элементов, имеющих закрепления растянутой зоны из плоскости деформирования.

 - коэффициент продольного изгиба.

- коэффициент определяемый по формуле 23(1).

Расчет ведем только на отрицательный момент.

При  сжатые волокна внизу, растянутые вверху, растянутая грань раскреплена от выпучивания плитами покрытия и связью, сжатая грань раскреплена связями.

 В связи с тем, что высота здания большая: 30м., то одного раскрепления недостаточно  делаем несколько раскреплений, тем самым уменьшая , получаем что  .

,,

.

- коэффициент продольного изгиба.

(формула23(1).)

Т.к. сжатая кромка раскреплена, то в расчет вводим коэффициенты k_ПМ, k_ПN.

 (формула 34(1))

(формула 24(1))

где: - центральный угол в радианах, определяющий участок .()

- число промежуточных подкреплений; т.к. у нас 4 промежуточных закрепления, то: .

Устойчивость обеспечена.

Расчет опорных узлов. (1 вариант)

 

Расчетные усилия: N=-232,77 кН; Q=94,394 кН

Так, как пролет арки 60 м (>18 м), то конструктивно узел решается в виде классического плиточного шарнира.

Определим высоту плиточного шарнира:

N - продольное усилие в опорном узле

b =30 см– ширина плиточного шарнира

R^ст_см =1,66 кН – расчетное сопротивление стали смятию для стали С 245

Конструктивно принимаем h_ш = 10 см.

Принимаем диаметр болтов d_б=24 мм, тогда по п. 5.18

Принимаем размеры накладок 500 х 510 мм, толщина листа башмака 16 мм.

Стальные башмаки опорного узла крепятся к арке 8 болтами d = 24 мм.

Равнодействующее усилие в наиболее нагруженном болте:

,

гдеM_б = Q·e = 94,394·0,325 = 30,68 кНм.

e=0,325 – расстояние от центра тяжести шарнира до центра тяжести болтов башмака;

z_i – расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

n_б – число болтов в крайнем ряду по горизонтали;

m_б – общее число болтов в накладке.

Z_max – максимальное расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

Несущая способность одного болта T_б: определяется как минимальная несущая способность на 1 шов сплачивания:

(т.17(1))

 

Несущая способность болтового соединения обеспечена.

Т.к. арка в опорном узле опирается неполным сечением через стальные башмаки и древесина испытывает смятие, то необходимо проверить условие:

- расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам.

K_N – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений под кромками башмаков. K_N=0,9 –смятие поперек волокон.

F_см=30ּ50=1500 см² – площадь смятия под башмаком.

232,77/1500 = 0,155 кН/см² <1,29 ּ0,9 = 1,161 кН/см²

 

Прочность на смятие обеспечена.

Проверка опорного узла на скалывание по клеевому шву:

,

, .

 

Прочность на скалывание обеспечена.

 

Расчет опорных узлов. (2 вариант)

Расчетные усилия: N=-232.77 кН; Q=94.394 кН

Так, как пролет арки 75 м (>18 м), конструктивно узел решаем в виде: валикового шарнира.

Определим высоту валикового шарнира:

N - продольное усилие в опорном узле

b =30 см– ширина плиточного шарнира

R^ст_см =1,66 кН – расчетное сопротивление стали смятию для стали С 245

Конструктивно принимаем h_ш = 30 см.

Принимаем диаметр болтов d_б=24 мм, тогда по п. 5.18

Принимаем накладки А – образной формы, толщина листа башмака 16 мм.

Стальные башмаки опорного узла крепятся к арке 10 болтами d = 24 мм.

Равнодействующее усилие в наиболее нагруженном болте:

,

гдеM_б = Q·e = 94,394·0,490 = 46,25 кНм.

e=0,490 – расстояние от центра тяжести шарнира до центра тяжести болтов башмака;

z_i – расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

n_б – число болтов в крайнем ряду по горизонтали;

m_б – общее число болтов в накладке.

Z_max – максимальное расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

Несущая способность одного болта T_б: определяется как минимальная несущая способность на 1 шов сплачивания:

(т.17(1))

 

Несущая способность болтового соединения обеспечена.

Т.к. арка в опорном узле опирается неполным сечением через стальные башмаки и древесина испытывает смятие, то необходимо проверить условие:

- расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам.

K_N – коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений под кромками башмаков. K_N=0,9 –смятие поперек волокон.

F_см=30ּ50=1500 см² – площадь смятия под башмаком.

232,77/1500 = 0,155 кН/см² <1,29 ּ0,9 = 1,161 кН/см²

 

Прочность на смятие обеспечена.

Проверка опорного узла на скалывание по клеевому шву:

,

, .

 

Прочность на скалывание обеспечена.

Более экономичным является 1 – ый вариант.