Деревянное зодчество
Расчёт узлов.
Опорный узел:
Расчётная нормальная сила N=735.48(кн), поперечная сила Q=139(кн).
Материалы шарнирного соединения в пяте и коньке, сталь марки ВСт3кп2 по ГОСТ 3832-87 с изменениями.
Проверка напряжений в шарнире на смятие:
Конструктивно
принимаем
стержень d=40(мм).
При этом для
гнутого профиля
башмака принимаем
половину трубы
d=50(мм)
с толщиной
стенки 5(мм).
Производим проверку торцевого упора арки на смятие. Расчётное сопротивление смятию
Rcм=Rc=Rи=12.2(Мпа). Требуемая площадь смятия:
Исходя
из этих размеров,
назначаем
ширину и длину
башмака соответственно
200 и
400мм.
Усилие от шарнира
передаётся
на башмак через
сварной профиль
из пластин,
имеющих два
боковых и одно
среднее рёбра.
Тогда площадь
смятия торца
арки под башмаком:
Fсм=200·400=800·10І(мм);
напряжения
смятия
σсм=735.48·10і/800·10І=9.19(Мпа)
σсм
< 12.2(Мпа);
площадь смятия
рёбер под сварным
профилем:
Fсм=(2·4+12)·δ=20·δ;
требуемая толщина рёбер башмака:
Принимаем рёбра толщиной 22(мм).
В пределах башмака оголовок работает как плита, защемлённая с трёх сторон и свободная короткой стороной, с размером в плане 200Ч160(мм). Вычислим максимальный изгибающий момент: M=0.085qlІ=0.085·8.1·160І=176·10І(мм). Требуемый момент сопротивления:
W=δІ/6=M/Rи=1.76/220
δІ=6·80=480
δ=21.9(мм).
Принимаем лист
толщиной 20(мм).
Концевые
части пластины
оголовка подвергаются
изгибу как
консольные
от равномерно
распределённой
нагрузки
интенсивностью,
соответствующей
напряжениям
смятия по всей
внутренней
площадке оголовка
от нормальной
силы:
Безопасное
расстояние
x от
края пластины
оголовка до
рёбер башмака
определяем
из равенства:
Таким образом, конструктивно длину башмака принимаем: a=750-2·66=620(мм).
На болты, присоединяющие оголовок, действуют усилия:
Необходимый
диаметр болта
определим
исходя из его
несущей способности:
Принимаем болты диаметром 30(мм).
Коньковый шарнир:
Расчёт опорной пластины.
Принимаем пластину разметом 300Ч200(мм). Нормальная сила, сжимающая пластину N=113.68(кн). Напряжения смятия торца арки в ключе:
Толщину пластины находим из условия её работы на изгиб по схеме двух консольной балки, для которой нагрузка:
q=113.68/0.3=379(кн/м)
изгибающий момент:
M=379·0.135І/2 М=3.45(кн·м).
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности): W=M/(Rи·1.2)
W=3450·10і/220·1.2=13·10і(ммі).
Требуемая толщина пластины: δІ=6·W/bпл=6·13·10і/200=390 > δ=19.75(мм).
Принимаем толщину пластины 20(мм).
Расчёт упорного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10і·50=6950·10і(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10і/220·1.2=26·10і(ммі)
При ширине штыря b=100(мм) требуемая толщина:
dІ=6·26·10і/100=1560 > δ=39.5(мм)
Принимаем δ=40(мм).
Расчёт спаренного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10і·50=6950·10і(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10і/220·1.2=26·10і(ммі)
При ширине штыря b=90(мм) требуемая толщина:
dІ=6·26·10і/100=1560 > δ=39.5(мм)
Принимаем δS=40(мм). Каждый штырь по 20(мм).
Оголовок и его крепление принимаем таким же, как и в опорных узлах арки. Безопасное расстояние от края пластины оголовка до опорной пластины определяем так же, как при расчёте пятого шарнира: x=Ц1.2·200·22І·2·220/6·152=237(мм)
Тогда длину опорной пластины конструктивно принимаем 750-2·237=300(мм).