Конструкции и расчет узлов
Содержание
1. Компоновка каркаса здания…………………………………………….3
2 Расчет клеефанерной плиты покрытия………………………………..4
2.1Выбор конструктивной схемы панели………………………………...4
2.2 Статический расчет панели……………………………………………4
3 Расчет сегментной дощато-клееной арки с затяжкой…………………6
3.1 Статический расчет арки……………………………………………...6
3.2 Геометрический расчет арки…………………………………………..7
3.3 Расчет усилий полуарки……………………………………………….8
3.4 Конструкции и расчет узлов …………………………………………13
3.5.1 Коньковый узел арки………………………………………………...15
3.5.2 Опорный узел арки с затяжкой……………………………………...17
Список использованной литературы……………………………………..19
Компоновка каркаса здания
Рисунок 1 – Каркас здания.
f- стрела подъема, S-длина полуарки.
принимаем f=4.25м.
Находим центральный угол и радиус кривизны.
Принимаем 14 шт. панелей.
2 Расчет клеефанерной плиты покрытия
2.1 Выбор конструктивной схемы панели
Рисунок 2 – конструктивная схема клеефанерной плиты
Принимаем ребристую конструкцию панели с двумя фанерными обшивками с размерами в плане 5280×910 мм с четырьмя продольными ребрами. При этом расстояние в свету между ребрами 
см.
Высоту ребер принимаем: 
см, , тогда с учетом сортамента досок и их острожки сечения ребер принимаем b1*h1=40×130 мм.
2.2 Статический расчет панели
Собственный вес панели:
-фанерные обшивки: 
где 
- плотность фанеры;
-ребра: 
где 
- расстояние в свету между ребрами;
- длина панели с учетом опорного участка;
Кровля: 
где 
Временная снеговая: 
Таблица 1 - Нагрузка от панели и покрытие
| Наименование нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м | Коэф-т надежности | Расчетная нагрузка, кН/м |
| Собственный вес панели | 0,3212 | 1,1 | 0,353 |
| Кровля | 0,15 | 1,2 | 0,18 |
| Итого |  0,471
| - |  0,533
|
| Временная снеговая | 1.125 | - | 1,608 |
| Полная | 1,5962 | 2,141 |
Расчет сегментной дощато-клееной арки с затяжкой
Несущая конструкция покрытия – сегментная дощато-клееная арка с затяжкой пролетом L=25,5 м с шагом В=5,3м.
Статический расчет арки
Определяем нагрузки и сводим результаты в таблицу 2.
1) Постоянная нагрузка от панели покрытия и кровли:
Нагрузки принимаем с коэффициентом, учитывающим разницу между длиной дуги и ее проекции.
2) Нормативная нагрузка от собственного веса арки:
3) Временная снеговая равномерно распределенная нагрузка
4) Снеговая треугольная нагрузка максимальная на опорах и нулевая в коньке
Таблица 2 – Погонные нагрузки на арку
| Вид нагрузки | Нормативная нагрузка, кН/м | Коэффициенты | Расчетная нагрузка, кН/м |
| Собственный вес арки | 0,188 | 1,06 | 0,2 |
| Собственный вес кровли | 1,46 | 1,1 | 1,65 |
| Постоянная | 1,648 | 1,1 | 1,85 |
| Временная нагрузка: | |||
| Снеговая S | 2,52 | 1,4 | 3,6 |
| Снеговая S1 | 6,72 | 1,4 | 9,6 |
3.2 Геометрический расчет арки
Рисунок 3 – Геометрическая схема арки
Таблица 3 – Координаты и функции угловой касательной к расчетным сечения
| Сечение | Х, м | Y, м | sin | cos |
| A | 0.6 | 0.8 | ||
| 2,55 | 1,64 | 0.48 | 0.87 | |
| 5,1 | 2,82 | 0.36 | 0.93 | |
| 7,65 | 3,62 | 0.24 | 0.97 | |
| 10,2 | 4,09 | 0.12 | 0.99 | |
| C | 12,75 | 4,25 |
3.3 Усилия в сечениях полуарки
1. Равномерно распределенная нагрузка от собственного веса на всем пролете
Сеч. 1: 
Сеч. 2: 
Сеч. 3: 
Сеч. 4: 
2. Равномерно распределенная на всем пролете снеговая нагрузка
Сеч. 1: 
Сеч. 2: 
Сеч. 3: 
Сеч. 4: 
3. Усилия от снеговой нагрузки слева
Сеч. 1: 
Сеч. 2: 
Сеч. 3: 
Сеч. 4: 
4. Усилие от снеговой нагрузки справа
Сеч. 1: 
Сеч. 2: 
Сеч. 3: 
Сеч. 4: 
5. Усилие от треугольной снеговой нагрузки слева
Сеч. 1: 
Сеч. 2: 
Сеч. 3: 
Сеч. 4: 
Таблица 4 – Усилия в сечениях полуарки
| Сечения | Нагрузки | ||||||
От 
| От снега 
| От снега 
| Расчетные | ||||
| На всем пролете | слева | справа | слева | ||||
| Изгибающие моменты, М, кНм | |||||||
| -3,99 | -4,99 | 19,5 | -27 | 50,01 | -31,99 | ||
| -3,8 | -6,74 | 31,61 | -38,3 | 71,2 | 67,4 | -45,04 | |
| -2,1 | -3,4 | 33,29 | -23 | 61,9 | 59,8 | -26,4 | |
| -0,93 | -0,6 | 22,91 | -23,39 | 36,92 | 36,32 | -24,32 | |
| Продольные силы, N, кН | |||||||
| А | -42,3 | -82,6 | -48,16 | -34,4 | -53,4 | -124,9 | |
| С | -35,3 | -68,85 | -22,91 | -34,4 | -28,6 | -104,15 |
| Поперечные силы, Q, кН | |||||||
| А | -2,38 | -4,5 | 6,88 | -11,48 | 23,64 | 21,26 | -15,98 |
| С | 22,91 | -34,42 | -10,2 | 22,91 |
Конструктивный расчет
Хотя N максимальная на опоре за расчетное значение принимается сила в сечении С: 
(сжимающая).
Принимаем древесину II-го сорта в виде досок с размерами после острожки (2,6х14)см.
Размеры элементов зависят от изгибающего момента. Влияние продольных сил учитывается коэффициентом 0,8:
Требуемая высота сечения:
Высота сечения сегментных арок: 
см²;
Для сегментной арки расчетная длина: 
Определяем гибкость по формуле:
Вычислим коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации элемента по формуле:
Проверяем нормальное напряжение.
Проверка устойчивости плоской формы деформации.
Рассчитываем по наибольшему отрицательному моменту:
М=-38,3кНм; N=104,15кН.
Гибкость арки из плоскости: 
Коэффициент устойчивости при изгибе: 
При 
Проверяем условие:
Следовательно, устанавливаем связи.
Где 
Конструкции и расчет узлов
Коньковый узел арки
Из расчета арки размеры поперечного сечения в коньке bxh=14х63см.
Q=23,64kH; N=104,15kH.
Подбираем размеры упорной пластины и фасонок. Торцевые сечения арки работают на смятие вдоль волокон.
Требуемая площадь смятия равна:
Требуемая высота:
Размеры торцевой пластины и фасонок подбираем конструктивно из удобства размещения стяжных болтов и наконечников валиков. Принимаем диаметр болта: d=1,2см.
принимаем n=4шт.
Рисунок 4 – Геометрическая схема
Крепление полуарок осуществляется с помощью цилиндрического валика и наконечника из полосовой стали с t=1см.
Расчетное сопротивление стали – временное сопротивление в цилиндрических шарнирах при смятии торцевых поверхностей. Rвр=335МПа. Коэффициент условия работы в=0.8.
Суммарная толщина наконечников t=3см. Находим диаметр валика из условия смятия:
Из условия среза: 