Многоэтажное транспортное здание

Максимальный  изгибающий момент при таком загружении, возникающий в сечении, расположенном в четверти пролета арки, определяем по формуле

M_d =(K_м^g· g_d + K_M^v· v_d)· l_eff²/32 =( 0,06·4,07 + 0,64·9,18) ·21,6²/32=89,22 кН·м

В этой формуле K_м^g и K_M^v - коэффициенты, определяемые по графику приложения 10 методического пособия при отношении f/ l_eff =1/7.

Нормальную  силу в том же сечении, где действует  максимальный изгибающий момент, находим  по формуле

N_d =(K_N^g· g_d + K_N^v· v_d)· l_eff=(0,92·4,07+0,62·9,18) ·21,6=203,82 кН,

где K_N^g и K_N^v - - коэффициенты, взятые из того же графика.

  Для получения максимального усилия в затяжке арку загружаем полной нагрузкой q по всему пролету.

  Величину  распора вычисляем по формуле

  H_d=(q· l_eff²)/(8·f)=(13,25·21,6²)/(8·3,1)=257,58 кН.

  Опорные реакции

  A=B=(q· l_eff)/2=(13,25·21,6)/2=143,1 кН.

  Подбор  сечения арки.

  Криволинейные блоки полуарок склеиваем из досок  сечением 5x20 см. После острожки с двух сторон по пластям склейки, толщина досок а будет равна 4,5 см, а после двойной острожки кромок ширина досок b составит 19 см. Сечение арки проектируем прямоугольным, склеенным из 13 досок. Высота сечения h = 13· 4,5 = 58,5 см.

Принятые  размеры удовлетворяют требованиям  норм:

  r_k/a=18000/45=400>250; h/b=585/190=3,1<5

Проверим  принятое сечение арки на совместное действие нормальной силы и

изгибающего момента  по формуле

σ_c,0,d/f_c,0,d+σ_m,y,d/(k_m,c,y·f_m,y,d)≤1

где: σ_c,0,d- расчетное напряжение сжатию, определяемое по формуле

σ_c,0,d=Nd/Asup=203,85·10³/(190·585·10^-6)=1,8 МПа;

σ_m,y,d- расчетное напряжение изгибу, определяемое по формуле

σ_m,y,d=M_y,d/W_y,d=89,22·10³/10837125·10^-9=8,2 МПа;

W_y,d=190·585²·10^-9/6=10837125·10^-9 м³

Расчетные сопротивления древесины второго  сорта для элементов прямоугольного сечения шириной свыше 0,13 м при  высоте сечения от 0,13 до 0,5 м

равны: f_c,0,d = f_m,y,d = 15,0 МПа (ТКП 45-5.05-146-2009).

При расчете центрально сжатых элементов на устойчивость следует учитывать упругую и упругопластическую работу древесины. Критические напряжения в указанных областях разделяются граничной гибкостью, которая в расчетах принята равной λ_rel = 70.

Коэффициент k_m,c,y учитывает увеличение напряжений при изгибе по направлению соответствующей оси от действия продольной силы. Значение коэффициента k_m,c,y определяем по формуле

k_m,c,y=1- σ_c,0,d/( k_c·f_c,0,d)=1-1,8/(0,63·15)=0,81

Гибкость

λ=(0,5·s)/i=(0,5·23200)/(0,29·585)=68,4< λ_rel = 70.

Тогда

k_c=1-c·( λ/100)²=1-0,8·(68,4/100 )²=0,63

Проверяем условие

1,8/15+8,2/(0,81·15)=0,79<1

Условие выполняется.

Расчет  затяжки.

Затяжку арки принимаем в виде одного тяжа из круглой стали марки С245 (расчетное  сопротивление R_y = 240 МПа) с петлевидными концами у опор и в середине пролета.

Требуемая площадь затяжки

A= H_d/ R_y=(257,58·10³)/240·10⁶=10,73 см²

Принимаем  d=35мм ; A=12,25 см². Длина сварных швов на петлевых концах затяжки должна быть не менее 4·d= 4 ·35 = 140 мм (принимаем 140 мм).

Во избежание  провисания затяжки поддерживаем ее посередине пролета вертикальной подвеской  из круглой слали ( d = 12 мм).

Расчет  хомута.

Затяжка прикреплена к арке в опорном  узле хомутом, состоящим из двух ветвей из круглой стали с нарезкой на концах и траверсы.

Требуемая площадь  сечения нетто каждой ветви хомута

A_n= H_d/(2·R_bt·0,85)=257,58·10³/(2·170·10⁶·0,85) =8,91 см²

Принимаем диаметр  ветвей хомута d =40 мм, A_bn= 9,95 см².

Чтобы воспрепятствовать распрямлению ветвей хомута, между ними ставим распорку из круглой стали того же диаметра, привариваемую к ветвям.

Траверса состоит  из швеллера, усиленного привариваемыми к полкам планками из полосовой стали  сечением 8x80 мм. Для обеспечения жесткости траверсы в вертикальной плоскости, к стенке швеллера привариваем два равнобоких уголка 90x8 мм. Требуемая высота швеллера определяется из условия смятия древесины арки под траверсой. Принимаем швеллер №20.

Опорный узел.

Требуемая ширина опорной подушки из условия  смятия под углом 90° равна

b_под=A/(b·f)=143,1·10³/(190·3)=251мм

Принимаем  b_под=260мм

Коньковый узел.

Этот  узел выполнен лобовым упором полуарок одну в другую с перекрытием стыка  двумя деревянными накладками сечением 180x75 мм. Накладки скреплены с полуарками восемью болтами диаметром d = 16 мм.

Расчет  на прочность упорных площадок, а  также болтов и накладок стыка  на действие односторонней снеговой нагрузки не производим ввиду очевидной  избыточной прочности соединения. 

 

  Список  используемой литературы

  1.В.В.Нестеренко .Методические указание к курсовому проекту «Многоэтажное транспортное здании».Минск-2010

  2. Жабинский  А.Н., Шевченко С.В. Металлические  конструкции. Балки и балочные  перекрытия: Учебно-методическое пособие. -Мн.: БГПА; 2000 -112 с.

  3. СНиП 2.01.07-86. Нагрузки и воздействия / Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 36 с.