Проектирование хоккейного стадиона

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Строительство


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра Строительных Конструкций

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине «Конструкции из дерева и пластмасс»

на тему «Проектирование хоккейного стадиона»

Выполнил:

Семёнов К.В.

Проверил:

Фаизов И.Н.

Пермь 2009

Задание на проектирование

Рис. 1 — Геометрическая схема конструкции

Таблица 1 — Задание

Наименование величин

Н

№ схемы

2 (Хоккейный стадион)

Е

Место строительства

г. Соликамск

С

Шаг конструкций

3,5 м

Т

Расчетный пролет

18 м

Е

Высота

f/l= ½

Р

Длина здания

55 м

О

Тип панели покрытия

Асбестоцемент

В

Средний слой панели

Пенополиуретан

1. Компоновка плиты

Плиты покрытия укладываются непосредственно по несущим конструкциям, длина плиты равна шагу несущих конструкций — 3,5 м.

Ширина плиты принимается равной ширине плоского асбестоцементного листа по ГОСТ 18 124– — 1,5 м. Толщина листа — 10 мм.

Асбестоцементные листы крепятся к деревянному каркасу шурупами диаметром 5 мм и длиной 50 мм через предварительно просверленные и раззенкованные отверстия.

Высота плиты h

Каркас плит состоит из продольных и поперечных ребер.

Ребра принимаем из ели 2-го сорта.

Толщину ребер принимаем 50 мм.

По сортаменту принимаем доски 50*150 мм.

После острожки кромок размеры ребер 50*145 мм.

Шаг продольных ребер конструктивно назначаем 50 см.

Поперечные ребра принимаются того же сечения, что и продольные и ставятся в местах стыков асбестоцементных листов. листы стыкуются на «ус». Учитывая размеры стандартных асбестоцементных листов ставим в плите два поперечных ребра. Пароизоляция — окрасочная по наружной стороне обшивки.

Окраска производится эмалью ПФ-115 за 2 раза.

Вентиляция в плитах осуществляется вдоль плит через вентиляционные отверстия в поперечных ребрах.

1. 1 Теплотехнический расчет плиты

Место строительства: г. Соликамск

Температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92:

text=-37°С;

Средняя температура наружного воздуха отопительного периода:

tht=-6,7°С;

Продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой ?8°С: zht=245 суток;

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха: tint=12°С;

Зона влажности: 3 (сухая);

Влажностный режим помещений: влажный (75%);

Условия эксплуатации: Б (нормальный);

Расчетные формулы, а также значения величин и коэффициентов приняты по СНиП 23−02−2003 «Тепловая защита зданий».

Наименование слоя

Рулонный ковёр (2 слоя рубероида)

600

0,010

0,17

0,059

Асбоцементный лист

1800

0,010

0,52

0,019

Пенополиуретан ТУ 67−87−75

40

Х

0,04

Асбоцементный лист

600

0,010

0,52

0,019

Принимаем толщину утеплителя 80 мм.

1. 2 Сбор нагрузок на плиту (кН/м2)

Сбор нагрузок выполняем в табличной форме:

N п/п

Наименование нагрузки

Единицы измерения

Нормативная нагрузка

f

Расчетная нагрузка

I

Постоянные:

1

Кровля 2 слоя рубероида

кН/м2

0,100

1,3

0,130

2

Собственный вес продольных ребер:

кН/м2

0,098

1,1

0,108

3

Собственный вес поперечных ребер:

кН/м2

0,033

1,1

0,036

4

Верхняя и нижняя обшивки из асбоцементного листа:

кН/м2

0,36

1,1

0,396

5

Утеплитель: Пенополиуретан

кН/м2

0,032

1,2

0,038

ИТОГО: qпокр

кН/м2

0,623

0,708

II

Временные:

кН/м2

3,91

5,58

6

Снеговая

7

Ветровая

кН/м2

кН/м2

0,105

1,4

0,147

ВСЕГО q

кН/м2

4,638

6,435

1. 3 Снеговая нагрузка

Полное расчетное значение снеговой нагрузки S на горизонтальную проекцию покрытия определяем по формуле

Sg=3,2 кН/м2 — расчетное значение веса снегового покрова на 1 м2 горизонтальной поверхности земли (г. Соликамск — V снеговой район);

Схему распределения снеговой нагрузки и значения коэффициента принимаем в соответствии с приложением 3 СНиП Нагрузки и воздействия [1], при этом промежуточные значения коэффициента определяем линейной интерполяцией (рис. 2).

Рис. 2 — Схема распределения снеговой нагрузки

1 = cos 1,8;

2 = 2,4 sin 1,4,

где — уклон покрытия, град

sin 50 = l1/R =>

l1= R • sin 50= 9000• 0,766= 6900 мм? 7000 м

sin = 6000/9000=0,667; =42о; 1= cos(1,8•42) = 0,25; 2= 2,4 sin(1,4•42) = 2,05;

sin = 4000/9000=0,444; =26о; 1= cos(1,8•26) = 0,67; 2= 2,4 sin(1,4•26) = 1,44;

sin = 2000/9000=0,667; =13о; 1= cos(1,8•13) = 0,92; 2= 2,4 sin(1,4•13) = 0,74;

1. 4 Ветровая нагрузка

Нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки wm на высоте z над поверхностью земли

w0= 0,30 — нормативное значение ветрового давления;

(г. Соликамск — II ветровой район)

k = 1,0 (z = 9 м) — коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте в зависимости от типа местности;

(местность тип В — городские территории, лесные массивы и другие местности равномерно покрытые препятствиями)

Высота z, м

5

10

Коэффициент k

0,5

0,65

сe — аэродинамический коэффициент внешнего давления, принимаем по обязательному приложению 4 СНиП Нагрузки и воздействия [1], где стрелками показано направление ветра. Знак «плюс» у коэффициентов сe соответствует направлению давления ветра на соответствующую поверхность, знак «минус» — от поверхности. Промежуточные значения нагрузок следует определять линейной интерполяцией.

f — коэффициент надежности по нагрузке. f = 1,4

Ветровую нагрузку находим на двух участках

1 участок —;

2 участок —

На каждом участке находим средний коэффициент:

— протяженность участка с однозначной эпюрой на определенном участке.

— тангенс угла наклона эпюры ветрового давления на участке с однозначной эпюрой (рис. 3).

;

;

;

;

;

Рис. 3 — Схема аэродинамических коэффициентов и коэффициентов k

Расчетное значение ветровой нагрузки

;

;

;

1. 5 Статический расчет

Наиболее нагруженными являются два промежуточных ребра, так как нагрузка, воспринимаемая ребром, собирается с двух полупролетов справа и слева от ребра (рис. 4).

Рис. 4 — Поперечное сечение плиты

Ширина площадки опирания на верхний пояс несущей конструкции 8 см, расчетный пролет плиты:.

Плита рассчитывается как балка на 2-х опорах.

Равномерно распределенная нагрузка на расчетное среднее ребро равна

= 6,4350,48 = 3,09 кН/м2;

Расчетный изгибаемый момент:;

Поперечная сила:;

1. 6 Определение геометрических характеристик расчетного сечения плиты

Расчет конструкции плиты выполняем по методу приведенного поперечного сечения в соответствии с п. 4 СНиП 2. 03. 09−85 Асбоцементные конструкции [1].

В соответствии с п. 4.3 [1] для сжатых обшивок принимаем часть обшивки, редуцируемой к ребру:

= 18 см, с двух сторон — 36 см;

= 25 см, с двух сторон — 50 см, т. е. сечение получается несимметричным (рис. 5).

Рис. 5 — Расчетное сечение плиты

Отношение модуля упругости обшивки к модулю упругости каркаса равно:

na= = =(1,4104)/(1104) = 1,4.

Определяем положение нейтральной оси сечения по формуле без учета податливости соединений ребер каркаса с обшивками

Отношение модуля упругости обшивки к модулю упругости каркаса равно:

= =(1,4104)/(1104) = 1,4.

Yо=(19,56(19,5/2+1)+1,4361(19,5+1+½)+1,45 010,5)/[19,56+(36+50)1,4]=9,90 см.

Определяем моменты инерции каркаса и обшивок.

Собственный момент инерции каркаса

= 619,53/12 = 3707 см4.

Момент инерции каркаса относительно найденной нейтральной оси

= 3707 + 19,56 (19,5/2+1 — 9,9)2 = 3792 см4.

Моменты инерции обшивок относительно нейтральной оси:

= [3613/12 + 36(1+19,5+0,5 — 9,9)2]1,4 = 6214 см4;

= [5013/12 + 50(9,9 -0,5)2]1,4 = 6191 см4.

Суммарный момент инерции сечения:

= 3792 + 6214 + 6191 = 16 197 см4.

Шурупы в плите расставлены с шагом 200 мм, т. е. =9 — число срезов шурупов на половине пролета (3500/(2200)=8,75).

Статические моменты относительно нейтральной оси будут равны:

= 36(1+19,5+0,5 — 9,9)1,4 = 559,4 см3;

= 50(9,9 — 0,5)1,4 = 658 см3.

Определяем коэффициент податливости соединений т (= 1 шурупы из стали, = 6210-5 при диаметре шурупов 0,4 см):

Определяем:

т > , т. е. для расчета прочности каркаса принимаем т ==0,194;

для расчета прочности обшивок принимаем т = 0,44.

Положение нейтральной оси определяем с учетом коэффициента податливости соединений ребер каркаса с обшивками при т = 0,44, т. е. при т для определения напряжений в обшивках.

Определяем положение нейтральной оси:

см.

Моменты инерции будут равны:

= 3707 + 19,56(19,5/2+1 — 10,2)2 = 3742 см4;

= [3613/12 + 36(1+19,5+0,5 — 10,2)2]l, 4 = 5883 см4;

= [5013/12 + 50(10,2 — 0,5)2]1,4 = 6592 см4.

Для определения напряжений в ребре каркаса положение нейтральной оси определяем при = 0,194:

см.

Моменты инерции:

= 3707 + 19,56(19,5/2+1 — 10,5)2 = 3711 см4;

= [3613/12 + 36(1+19,5+0,5 — 10,5)2]l, 4 = 5561 см4;

= [5013/12 + 50(10,5 — 0,5)2]1,4 = 7723 см4.

= 3711 + 0,442(5561 + 7723) = 6283 см4.

1. 7 Напряжение в ребре каркаса и обшивках

Определяем коэффициент для определения напряжений в обшивках:

Определяем напряжения в обшивках:

в нижней обшивке

кН/см2;

в верхней обшивке

кН/см2;

Определяем напряжения в каркасе.

Определяем коэффициент:

В растянутой зоне ребра

кН/см2

В сжатой зоне ребра

кН/см2

Статический момент относительно сдвигаемого сечения равен

= 501,4(10,5- 0,5) + 69,54,75 = 970,75 см3.

Приведенный момент инерции равен:

= 3711 + 0,1942 (5561+7723) = 4211 см4;

= (5,28 970,75)/(42 116) = 0,145 кН/см2.

1. 8 Проверка прочности элементов плиты

Прочностные показатели материалов

В соответствии с ГОСТ 18 124– — 75* первый сорт прессованного асбестоцементного плоского листа имеет временное сопротивление изгибу 23 МПа. Временное сопротивление изгибу для расчета плиты, равное 23*0,9 = 20,7 МПа. Принимаем значения расчетных сопротивлений асбестоцемента, соответствующие временному сопротивлению изгиба 20 МПа (Rc = 30,5 МПа, Rt = 8,5 МПа и Rst = 14,5 МПа).

Расчетные сопротивления следует умножить на коэффициент условия работы

Тогда = 3,050,7 = 1,83 кН/см2;

= 0,850,7 = 0,6 кН/см2;

= 1,450,7 = 1,5 кН/см2.

Определение расчетных сопротивлений каркаса и производится по СНиП II-25−80 «Деревянные конструкции» для древесины II категории расчетное сопротивление древесины вдоль волокон сжатию = 13 МПа, растяжению = 10 МПа, скалыванию = 1,6 МПа.

Проверки прочности элементов плиты:

в обшивке

0,45 кН/см2< =1,83 кН/см2;

0,41 кН/см2< = 0,6 кН/см2;

в ребре каркаса

1,18 кН/см2 < = 1,3 кН/см2;

1,02 кН/см2 ?= 1,0 кН/см2;

= 0,145 кН/см2< = 0,16 кН/см2.

1. 9 Расчет и проверка прогиба плиты

Изгибная жесткость

= 628 3104 МПасм4

Равномерно распределенная нормативная нагрузка на равна

= 4,6380,48 = 2,23 кН/м;

Максимальный прогиб плиты

(5/384)(2,23 35040,5)/(628 3104100) = 0,07 см.

Предельный прогиб

0,07 см < (l/250)=1,4 см.

Вывод:

Подобранное сечение удовлетворяет условиям прочности и жесткости.

2. Расчет арки

Хоккейный стадион пролетом 18 м представляет собой круговую арку. Геометрическая схема — трехшарнирная статически определимая арка.

2. 1 Сбор нагрузок на несущие элементы арки

Несущий элемент арки — клееная деревянная балка прямоугольного сечения.

Шаг арок — 3,5 м.

Ширина сбора нагрузок — 3,5 м.

2. 2 Постоянные нагрузки

Нормативная нагрузка от собственной массы несущей конструкции вычисляется приблизительно по эмпирической формуле:

=(0,623+ 3,91) / [1000/ (7• 18) — 1]= 0,65 кН/м2;

kсм= 7 — коэффициент собственной массы конструкции;

кН/м2 — нормативная нагрузка от массы покрытия;

кН/м2 — нормативная снеговая нагрузка;

2. 3 Погонные нагрузки на полуарку

Нормативная постоянная

кН/м;

Расчетная постоянная

кН/м;

Расчетная снеговая нагрузка (рис. 6, 7, 8)

кН/м;

Рис. 6 — Эпюра продольных сил (постоянная нагрузка)

Рис. 7 — Эпюра продольных сил (2 снеговая нагрузка)

Рис. 8 — Эпюра продольных сил (ветровая нагрузка)

2. 4 Расчет сочетаний нагрузок

Расчет сочетаний усилий производим по правилам строительной механики на ЭВМ с использованием расчетного комплекса «Лира Windows 9. 0»

Сочетание нагрузок

Расчетные сочетания усилий принимаются в соответствии с п.п. 1. 10. -1. 13. СНиП [1]. Расчет ведется на одно или несколько основных сочетаний.

Первое сочетание усилий включает в себя усилия от постоянной и 1 снеговой нагрузок:

qI= g + S, кН/м

Второе сочетание усилий включает в себя усилия от постоянной и 1 снеговой нагрузок совместно с ветровой нагрузкой:

qII= g + 0,9•(S + W), кН/м

Третье сочетание усилий включает в себя усилия от постоянной и 2 снеговой нагрузок совместно с ветровой нагрузкой:

qIII= g + 0,9•(S' + W), кН/м

Таблица 2 — РСУ

Усилия

№ элем

№ сечен

Тип РСУ

Кран/сейсм

Критерий

N (кН)

My (кН*м)

Qz (кН)

№№ загруж

1

1

2

-

2

-214. 991

0. 000

-69. 687

1 2 3

1

2

2

-

2

-204. 441

-149. 395

-70. 937

1 2 3

2

1

2

-

2

-215. 427

-149. 395

-20. 480

1 2 3

2

2

2

-

2

-205. 377

-197. 354

-24. 230

1 2 3

3

1

2

-

2

-205. 740

-197. 354

20. 924

1 2 3

3

1

1

-

13

-146. 436

-101. 827

23. 974

1 3

3

2

2

-

2

-198. 040

-163. 524

15. 924

1 2 3

3

2

1

-

13

-138. 736

-62. 398

18. 974

1 3

3

2

2

-

14

-109. 278

-142. 995

-2. 337

1 2 4

4

1

2

-

2

-191. 727

-163. 524

52. 099

1 2 3

4

2

1

-

2

-106. 518

-128. 391

12. 671

1 2

4

2

2

-

13

-163. 784

-107. 332

25. 486

1 2 3

5

1

1

-

2

-101. 326

-128. 391

35. 210

1 2

5

1

2

-

13

-154. 513

-107. 332

60. 002

1 2 3

5

2

1

-

1

-70. 049

24. 318

-2. 830

1 3

5

2

1

-

2

-87. 623

-66. 032

14. 910

1 2

5

2

2

-

18

-120. 126

-24. 738

9. 057

1 2 3

6

1

1

-

1

-68. 466

24. 318

15. 073

1 3

6

1

1

-

2

-80. 953

-66. 032

36. 698

1 2

6

1

2

-

13

-113. 875

-24. 738

39. 302

1 2 3

6

2

1

-

1

-58. 071

22. 494

-14. 627

1 3

6

2

1

-

2

-71. 223

-16. 734

8. 898

1 2

6

2

2

-

18

-97. 906

8. 960

-6. 323

1 2 3

7

1

1

-

1

-59. 859

22. 494

-1. 767

1 3

7

1

1

-

2

-67. 631

-16. 734

24. 041

1 2

7

1

2

-

14

-56. 445

21. 695

-1. 851

1 3 4

7

1

2

-

18

-96. 968

8. 960

14. 928

1 2 3

7

2

2

-

2

-92. 542

0. 000

-21. 957

1 2 3

8

1

2

-

2

-97. 446

-32. 344

33. 083

1 2 3 4

8

1

2

-

13

-99. 159

-32. 032

33. 188

1 2 3

8

2

2

-

2

-95. 109

0. 000

-0. 561

1 2 3

8

2

2

-

13

-57. 109

0. 000

4. 208

1 3 4

8

2

1

-

14

-63. 827

0. 000

-7. 659

1 2

9

1

2

-

2

-114. 963

-93. 953

46. 975

1 2 3 4

9

1

2

-

13

-116. 659

-93. 656

47. 255

1 2 3

9

2

2

-

2

-102. 286

-32. 344

11. 302

1 2 3 4

9

2

2

-

18

-103. 982

-32. 032

11. 035

1 2 3

10

1

2

-

2

-148. 647

-175. 452

51. 312

1 2 3

10

1

2

-

5

-146. 936

-175. 384

50. 848

1 2 3 4

10

2

2

-

2

-123. 129

-93. 953

16. 202

1 2 3 4

10

2

2

-

18

-124. 840

-93. 656

16. 042

1 2 3

11

1

2

-

2

-173. 461

-213. 973

34. 703

1 2 3

11

2

2

-

2

-156. 191

-175. 452

18. 255

1 2 3

11

2

2

-

5

-154. 420

-175. 384

18. 170

1 2 3 4

12

1

2

-

2

-184. 585

-222. 578

7. 186

1 2 3

12

1

1

-

13

-124. 167

-128. 379

9. 513

1 3

12

2

2

-

2

-176. 885

-213. 973

2. 186

1 2 3

12

2

1

-

13

-116. 467

-115. 502

4. 513

1 3

12

2

2

-

14

-109. 627

-145. 909

-2. 110

1 2 4

13

1

2

-

2

-191. 794

-155. 701

-29. 298

1 2 3

13

1

2

-

14

-189. 955

-154. 998

-29. 323

1 2 3 4

13

2

2

-

2

-181. 744

-222. 578

-33. 048

1 2 3

14

1

2

-

2

-189. 942

0. 000

-72. 655

1 2 3

14

2

2

-

2

-179. 392

-155. 701

-73. 905

1 2 3

Наибольшие усилия в элементах арки:

продольная сила N= - 215 кН;

поперечная сила Q= - 73,9 кН;

изгибающий момент М= + 222 кНм.

Коньковый узел

продольная сила N= - 92,5 кН;

поперечная сила Q= - 24 кН.

Опорный узел

продольная сила N= - 215 кН;

поперечная сила Q= - 70 кН.

2.5 Статический расчет арки

Статический расчет несущего элемента арки выполняем в соответствии с указаниями СНиП [2] как сжато-изгибаемого элемента. Расчетное сечение арки является сечение с максимальным изгибающим моментом от наиболее невыгодного сочетания нагрузок М= 1679 кНм. При этом же сочетании нагрузок определяем значения продольной силы N= -1147 кН в расчетном сечении и величины продольных и поперечных сил в коньковом и опорном узлах.

2. 6 Подбор сечения полуарки

Материал для изготовления полуарок принимаем древесину сосны второго сорта толщиной 25 мм. Коэффициент надежности по назначению гn = 0,95. Сечение полуарки принимается клееным прямоугольным.

Оптимальная высота поперечного сечения арки находится в пределах

(1/40 — 1/50)l = (1/40 — 1/50)1800 = 45,0 — 36,0 см.

Согласно СНиП [2], пп. 3.1 и 3. 2, коэффициенты условий работы древесины будут при h > 60 см, дсл = 2,25 см mб = 0,8; mсл = 1; соответственно расчетное сопротивление сжатию и изгибу

Rс = Rи = 0,960,81,5= 1,152 кН/см2.

Предварительное определение размеров поперечного сечения арки производим по п. 4. 17 СНиП [2]:

N/Fрасч + Mд/Wрасч? Rс.

h3 — вNh/Rс — 6вM/(оRс) = 0.

h3 + 3ph + 2q = 0,

Принимаем в = h/b = 5,5; о = 0,65.

p = -вN/(3Rс)= -5,5215/(311 520)= -0,034;

q = -3вM/(оRс)= -35,5222/(0,6 511 520)= -0,50;

h3 — 0,549h — 7,4 = 0,

Поскольку q > > p, дискриминант уравнения Д = q2 + p2 > 0 и оно имеет одно действительное и два мнимых решения. Согласно формуле Кардано, действительное решение h = U + V,

;

h = U + V= 1,0- 0,1= 0,9 м.

Компонуем сечение из 36 слоев досок толщиной 25 мм, шириной 200 мм. С учетом острожки по 6 мм с каждой стороны, расчетное сечение получаем 900×200 мм.

Расчетные площадь поперечного сечения и момент сопротивления сечения:

Wрасч = bh2/6 = 20902/6 = 27 000 cм3;

F расч = bh = 20 90 = 1800 см2.

Расчетная длина полуарки:

2. 7 Расчет по прочности сжато-изгибаемой полуарки

Расчет элемента на прочность выполняем в соответствии с указаниями п. 4. 17 СНиП [2] по формуле

Определяем гибкость согласно пп.4.4 и 6. 25:

л = l0/r = lм/ = lм / = lм /(0,29h) = 14 151/(0,2990) = 54,2.

Fбр = Fрасч=1800 см2 — площадь брутто с максимальными размерами сечения элемента;

Коэффициент продольного изгиба ц= 1-а (л /100)2=1−0,8(0,542) 2=0,76

Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы при деформации оси элемента

о = 1 — N/(цRсFбр) = 1 — 215/(0,761,1 521 800) = 0,86;

Изгибающий момент от действия поперечных и продольных нагрузок

Mд = M/о = 222 / 0,86 = 257 кНм;

N/Fрасч+ Mд/Wрасч= 215/1800 + 25 7102/27 000 = 0,12 + 0,95 = 1,07 < 1,152 кН/м2, т. е. прочность сечения обеспечена с запасом 8%.

2. 8 Расчет на устойчивость плоской формы деформирования

Расчет на устойчивость плоской формы деформирования производим в соответствии с п. 4. 18 [2] по формуле

N/(FбрцRс) + [Mд/(WбрцмRи)]n? 1

Показатель степени n = 1, т.к. элементы арки имеют раскрепления растянутой зоны из плоскости деформирования

lр = 450 см,

Коэффициент цМ определяем с введением в знаменатель коэффициента mб согласно п. 4. 25 [3]:

цМ = 140b2kф/(lрhmб) = 14 02021,13/(450 900,8) = 1,95.

Согласно п. 4. 14, к коэффициенту цМ вводим коэффициенты Kжм и Kнм. С учетом подкрепления внешней кромки при m > 4 Kжм = 1

Kнм =1+ 0,142lр/h + 1,76h/lр + 1,4бр =1+ 0,142 450/90 + 1,7690/450+ 1,40= 2,06;

цмKнм = 1,952,06 = 2,07

Коэффициент продольного изгиба ц из плоскости

ц = A/л2y = 3000/[(lо/r]2= 3000/(450/0,2920) 2 = 0,5.

Согласно п. 4. 18, к коэффициенту ц вводим коэффициент KнN:

KнN = 0,75 + 0,06(lр/h)2 + 0,6брlр/h = 0,75 + 0,06(450/90)2 = 2,25

цKнN = 0,52,25 = 1,13.

N/(FбрцRс) + Mд/(WбрцмRи) = 215/(18 001,131,152) + 25 7102/ (270 002,071,152) = =0,09 + 0,40 = 0,49 < 1.

Таким образом, устойчивость арки обеспечена при раскреплении внутренней кромки в промежутке между пятой и коньком через 4,5 м.

2. 9 Проверка сечения арки на скалывание по клеевому шву

Проверку сечения арки на скалывание по клеевому шву производим на максимальную поперечную силу Q= 73,9 кН по формуле Журавского

.

Статический момент поперечного сечения элемента относительно нейтральной оси

см3;

Момент инерции поперечного сечения арки относительно нейтральной оси

см4;

Прочность сечения обеспечена.

3. Расчет узлов арки

Рассмотрим опорный и коньковый узлы.

3.1 Расчет опорных узлов

Расчетные усилия: N=-215 кН; Q=70 кН

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

Определим высоту валикового шарнира:

N — продольное усилие в опорном узле

b =20 см- ширина плиточного шарнира

Rстсм =1,66 кН/см2 — расчетное сопротивление стали смятию для стали С 245

Конструктивно принимаем hш = 30 см.

Принимаем диаметр болтов dб=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:

,

где Mб = Q·e = 70·0,490 = 34,3 кНм.

e=0,490 - расстояние от ц. т. шарнира до центра тяжести болтов башмака;

zi — расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

nб - число болтов в крайнем ряду по горизонтали;

mб — общее число болтов в накладке.

Zmax — максимальное расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

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

(т. 17(1))

3. 2 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.

KN — коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений под кромками башмаков. KN=0,9 -смятие поперек волокон.

Fсм=20М40=800 см2 — площадь смятия под башмаком.

215/800 = 0,3 кН/см2 < 1,29 М0,9 = 1,161 кН/см2

3.3 Прочность на смятие обеспечена

Проверка опорного узла на скалывание по клеевому шву:

, ,

Прочность на скалывание обеспечена

3. 4 Коньковый узел

Продольное усилие N= - 92,5 кН;

Поперечное усилие Q= - 24 кН.

Коньковый узел решаем в виде классического валикового шарнира.

Материал шарнира — сталь марки С245.

Конструирование узла начинаем с выбора диаметров крепежных болтов и назначения размеров боковых пластин стального башмака из условия размещения болтов.

Толщину опорной пластины принимаем 20 мм.

Определим высоту валикового шарнира:

N — продольное усилие в опорном узле

b =20 см- ширина плиточного шарнира

Rстсм =1,66 кН/см2 — расчетное сопротивление стали смятию для стали С 245

Конструктивно принимаем hш = 30 см.

Принимаем диаметр болтов dб=24 мм, тогда по п. 5. 18

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

Стальные башмаки карнизного узла крепятся к арке 6 болтами d = 24 мм.

Равнодействующее усилие в наиболее нагруженном болте:

,

где Mб = Q·e = 24·0,340 = 8,2 кНм.

e=0,340 - расстояние от ц.т. шарнира до центра тяжести болтов башмака;

zi — расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

nб - число болтов в крайнем ряду по горизонтали;

mб — общее число болтов в накладке.

Zmax — максимальное расстояние между болтами в направлении перпендикулярном оси элемента;

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

(т. 17(1))

3. 5 Несущая способность болтового соединения обеспечена

Проверка карнизного узла на скалывание по клеевому шву:

, ,

Прочность на скалывание обеспечена.

4. Меры защиты конструкций от загнивания и возгорания

При проектировании деревянной клееной арки предусматриваем конструктивные меры защиты от биологического разрушения, возгорания и действия химически агрессивной среды.

Конструктивные меры, обеспечивающие предохранение и защиту элементов от увлажнения, обязательны, независимо от того, производится антисептирование древесины или нет.

Конструктивные меры по предохранению и защите древесины от гниения обеспечивают:

устройство гидроизоляции от грунтовых вод, устройство сливных досок и козырьков для защиты от атмосферных осадков;

достаточную термоизоляцию, а при необходимости и пароизоляцию ограждающих конструкций отапливаемых зданий во избежание их промерзания и конденсационного увлажнения древесины;

систематическую просушку древесины в закрытых частях зданий путем создания осушающего температурно-влажностного режима (осушающие продухи, аэрация внутренних пространств).

Деревянные конструкции следует делать открытыми, хорошо проветриваемыми, по возможности доступными для осмотра.

Защита несущих конструкций:

В опорных узлах, в месте опирания арки на фундамент устроить гидроизоляцию из двух слоев рубероида. При этом низ арки запроектирован на отметке +0,5 м. Торцы арок и места соприкосновения с металлическими накладками в опорном и коньковом узлах защитить тиоколовой мастикой У-30с с последующей гидроизоляцией рулонным материалом.

Для защиты от гигроскопического переувлажнения несущих конструкций через боковые поверхности необходимо покрыть пентафталевой эмалью ПФ-115 в два слоя.

Список используемой литературы

1. СНиП 2. 01. 07−85*. Нагрузки и воздействия. — М. :ГП ЦПП, 1996. — 44с.

2. СНиП II-25−80. Деревянные конструкции.- М., 1983.

3. СНиП II-23−81. Стальные конструкции: М., 1990.

4. Рохлин И. А., Лукашенко И. А., Айзен А. М. Справочник конструктора-строителя. Киев, 1963, с. 192.

5. А. В. Калугин Деревянные конструкции. Учеб. пособие (конспект лекций). — М.: Издательство АСВ, 2003. — 224 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой