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
R c м =R c =R и =12.2(Мпа). Требуемая площадь смятия:
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: F см=200·400=800·10?(мм); напряжения смятия ? см=735.48·10?/800·10?=9.19(Мпа) ? см
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 200?160(мм). Вычислим максимальный изгибающий момент: M =0.085ql ?=0.085·8.1·160?=176·10?(мм). Требуемый момент сопротивления:
W=? ?/6=M/R и=1.76/220 ? ?=6·80=480 ? =21.9(мм). Принимаем лист толщиной 20(мм).
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 300?200(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 =379·0.135?/2 М =3.45(кн·м).
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности): W =M/(R и ·1.2)
W =3450·10?/220·1.2=13·10?(мм?).
Требуемая толщина пластины: ?? =6·W/b пл=6·13·10?/200=390 > ? =19.75(мм).
Принимаем толщину пластины 20(мм).
Расчёт упорного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10?·50=6950·10?(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10?/220·1.2=26·10?(мм?)
При ширине штыря b =100(мм) требуемая толщина:
d ?=6·26·10?/100=1560 > ? =39.5(мм)
Принимаем ? =40(мм).
Расчёт спаренного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10?·50=6950·10?(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10?/220·1.2=26·10?(мм?)
При ширине штыря b =90(мм) требуемая толщина:
d ?=6·26·10?/100=1560 > ? =39.5(мм)
Принимаем ? S =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 пл астины определяем так же, как при расчёте пятого шарнира: x =?1.2·200·22?·2·220/6·152=237(мм)
Тогда длину опорной пластины конструктивно принимаем 750-2·237=300(мм).