Расчет и конструирование узлов арки

3.1 Опорный узел арки и крепление к колонне

Горизонтальный торец полуарки опирается на колонну через опорную деревянную подушку. Затяжка с помощью хомута крепится на сварке к стальному башмаку, состоящему из двух боковых уголков 50х120 и упорной площадки из швеллера №30.

Опорный узел рассчитывается на действие максимальной опорной реакции R и наибольшего усилия в затяжке Н при действии собственного веса g и двусторонней снеговой нагрузки:

;

Подбираем площадь сечения опорного горизонтального торца полуарки.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом -

sinα=0,79;

Требуемая площадь смятия

Принимаемая площадь смятия

Напряжение смятия

Проверка напряжения смятия в вертикальной плоскости сечения торца полуарки.

Расчетное сопротивление древесины смятию под углом

Напряжение смятия

Рисунок 18 - конструкция опорного узла арки и крепление к колонне.

 

3.2 Коньковый узел арки

Соединение полуарок производится посредством упора их торцов, срезанных сверху и снизу на равную величину, чтобы передача поперечной силы происходила по оси.

При полной симметричной нагрузке покрытия в коньковом узле возникают только продольные силы, передаваемые с одной полуарки на другую лобовым упором. Древесина в месте упора работает на смятие вдоль волокон.

· максимальная продольная сила в коньковом узле: .

· высота сминаемой площадки:   h_см = h/3 = 0,25 м.

· площадь сминаемой поверхности: .

· напряжения смятия в месте упора:

.

При несимметричной временной снеговой нагрузке равномерно распределенной на половине пролета в коньковом узле возникает максимальная поперечная сила, которая воспринимается парными деревянными накладками на болтах.

Рисунок 19 - расчетная схема работы накладок и болтов в коньковом узле.

- поперечная сила в коньковом узле при несимметричной снеговой нагрузке:

.

- усилия, действующие на болты, прикрепляющие накладки к арке:

;

.

Для крепления накладок диаметры болтов принимаем по 20 мм.

Несущая способность одного болта на один рабочий шов при направлении передаваемого усилия по углом 90^о к волокнам по табл. 17, 19 СНиП II-25-80:

- коэффициент  по табл. 19 СНиП II-25-80;

- из условия изгиба болта: ;

.

- из условия смятия крайних элементов – накладок: .

- из условия смятия среднего элемента – арки: .

- минимальная несущая способность: .

- требуемое количество болтов в ближайшем к узлу ряду: ,

где         n_ш – количество рабочих швов в соединении.

Принимаем n_б = 6  болта.

По п. 5.18 СНиП II-25-80 принимаем прямую расстановку болтов.

Рисунок 20 - расстановка болтов и размеры накладки

 

- изгибающий момент в накладках: .

- момент сопротивления накладки ослабленной двумя отверстиями Æ 20 мм:

.

- напряжение в накладках:       ,

где         n_H – количество поставленных накладок.