Конструирование и расчет конькового шарнира арки.

Так как пролет арки составляет , то коньковый шарнир проектируем плиточный, металлический. Значения усилий, действующих в коньковом шарнире:

;

( - горизонтальное усилие, - вертикальное усилие). Схема шарнира показана на рисунке 2.3.

Рис. 2.3 Схема плиточного конькового шарнира арки.

Высоту металлической пластины подбираем из условия выполнения проверки торцов арки на смятие по формуле:

где - расчетное напряжение смятия под углом к волокнам древесины под пластиной конькового шарнира;

и - коэффициенты учитывающие неравномерность распределения напряжений под пластиной конькового шарнира (определяются по [2]);

- расчетное сопротивление смятию под углом к волокнам древесины под пластиной конькового шарнира.

где - горизонтальная опорная реакция шарнира;

- расчетная площадь пластины конькового шарнира, .

где и - расчетное сопротивление смятию древесины вдоль и поперек волокон соответственно;

- угол перелома в ключе арки, .

Расчетное сопротивление смятию вдоль волокон: f_cm_.0._d=15МПа (табл. 2.4 [1]).

Коэффициент условий работы k_mod= 1,2 (табл. 2.6 [1]); k_x = 1.2(табл. 2.5 [1]); k_s = 0.9 (п. 2.1.2.10 [1]), k_h=0,936, k_d = 0.994.

С учетом коэффициентов расчетное сопротивление смятию вдоль волокон равно

f_cm_._o_._d= 15×1,2×0,936×0.994×1,2×0,9 = 18.09МПа.

Расчетное сопротивление смятию поперек волокон: f_cm_.90._d=3МПа (табл. 2.4 [1]).

Коэффициент условий работы k_mod= 1,2 (табл. 2.6 [1]); k_x= 1.2 (табл. 2.5 [1]); k_s = 0,9 (п. 2.1.2.10 [1]).

С учетом коэффициентов расчетное сопротивление смятию поперек волокон равно - f_cm_.90._d= 3×1,2·1.2×0.0,936·0,994×0,9 = 3.62МПа.

Предварительно принимаем пластину конькового шарнира размерами и - .

В соответствии с [2] коэффициенты и зависят от значений , , и , которые определяются по формулам:

где -

Определим коэффициенты и :

- проверка на смятие выполняется.

Для крепления арки к плиточному шарниру используем стальные болты диаметром – 12мм. Для данных болтов расстояние между осями болтов и до торца элемента вдоль волокон - ; поперек волокон между осями болтов - ; поперек волокон до кромки - . Схема расстановки болтов показана на рисунке 2.4.

Рис. 2.4 Схема расстановки болтов.

Определим усилие, действующее на болты:

Расчётная несущая способность соединения:

Расчётную несущую способность одного среза нагеля в двухсрезном соединении с обоими внешними элементами из стали следует принимать равной меньшему значению из полученных по формулам:

где – толщина среднего элемента;

– диаметр болта;

–расчётное значение сопротивления изгибу болта, (табл. 4.3 [1]);

(табл. 4.1 [1]);

– коэффициент, учитывающий угол между усилием и направлением волокон древесины (табл. 4.4 [1]), тогда:

Находим требуемое количество болтов при n_s=2 – количество швов в соединении для одного нагеля:

- по крайним осям болта,

- по внутренним осям болтов.

Принимаем n_n =9 болтов Æ12 мм.

Размеры пластин шарнира принимаем из минимальных расстояний между болтами. Размеры боковых пластин - .

3. Мероприятия по обеспечению пространственной жёсткости и неизменяемости здания.

Данное здание относится ко второму типу по требуемым связям, так как имеет каркас из плоских трёхшарнирных арок. Поперечная устойчивость здания обеспечена геометрически неизменяемыми конструкциями арок без постановки связей, а продольная не обеспечена.

Рёбра панелей выполняют роль распорок и являются элементами связей. Способ их крепления к несущим конструкциям каркаса позволил получить шарнирные соединения, поэтому в таком каркасе возможны перемещения. Для предотвращения этих перемещений и обеспечения продольной устойчивости выполняю раздельные связи в покрытии (скатные связи – СС). Две смежные арки, объединённые посредством таких связей, образуют жёсткий пространственный блок.

Необходимость устройства жёстких пространственных блоков по длине здания вызвана податливостью соединения в местах прикрепления элементов связей к несущим конструкциям и, как следствие, возможностью выхода последних из силовой плоскости. Торцевые жёсткие блоки, кроме того, воспринимают ветровые нагрузки, действующие на торцы здания.

4. Мероприятия по обеспечению долговечности основных несущих и ограждающих конструкций.

Защита от гниения имеет важнейшее значение для обеспечения долголетней службы деревянных конструкций, которая достигается путем стерилизации, конструктивной и химической защиты древесины от гниения. Стерилизация древесины происходит естественно в процессе искусственной, особенно высокотемпературной сушки.

Конструктивная защита древесины от гниения обеспечивает такой режим эксплуатации конструкций, при котором её влажность не превышает благоприятного для загнивания уровня. Защита древесины закрытых помещений от увлажнения атмосферными осадками достигается полной водонепроницаемостью кровли, выполненной из высококачественных материалов. Защита древесины от увлажнения капиллярной влагой осуществляется отделением её от бетонных фундаментов слоями битумной гидроизоляции. Деревянные конструкции опираются на фундаменты выше уровней пола и грунта.

Химическая защита конструкций от загнивания заключается в пропитке или покрытии их ядовитыми для грибов веществами – антисептиками.

Целью защиты от возгорания является повышение предела огнестойкости деревянных конструкций, с тем, чтобы они дольше сопротивлялись возгоранию и в процессе горения не создавали и не распространяли открытого пламени. Это достигается мероприятиями конструктивной и химической защиты.

Конструктивная защита древесины от возгорания заключается в ликвидации условий, благоприятных для возникновения и распространения пожара. Деревянные ограждающие конструкции не имеют сообщающихся полостей с тягой воздуха, по которым может распространяться пламя, не доступное для тушения. Элементы деревянных конструкций являются массивными клееными, имеют большие пределы огнестойкости, чем дощатые.

Химическая защита деревянных конструкций от возгорания производится в тех случаях, когда от ограждающих деревянных конструкций требуется повышенная степень огнестойкости, например, в помещениях, где есть легковоспламеняющиеся материалы. Для огнезащитной пропитки древесины применяем вещества, называемые антипиренами. Эти вещества, введённые в древесину при опасном нагреве плавятся или разлагаются, покрывая её огнезащитными плёнками или газовыми оболочками, препятствующими доступу кислорода к древесине, которая при этом может только медленно разлагаться и тлеть, не создавая открытого пламени и не распространяя огня. Пропитка древесины производится с одновременной пропиткой антисептиками. В данном случае применяем огнебиозащитный препарат АНТИПИРЕН "МС" (согласно ТУ 2494-002-23118566-95) - средство огнебиозащиты древесины и материалов на ее основе. Назначение: огнезащита деревянных конструкций, не подвергающихся непосредственному воздействию атмосферных осадков и смачиванию водой. Введение в состав антипирена "МС" антисептика предохраняет древесину от биологического разрушения (гниения, древоточцев, грибков, плесени и пр.).

Литература

1. СНиП 2.03.09-85. Асбестоцементные конструкции/Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985.

2. ТКП 45-5.05-146-2009 деревянные конструкции

3. УМК Конструкции из дерева и пластмасс. Новополоцк 2005.

4. СНБ 5.05.01-2000. Кровли/Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь Минск 2001.

5. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия/ Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: