Перейти на главную  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

6.1. СПЛОШНОСТЕНЧАТЫЕ КЛЕЕНЫЕ ДОЩАТЫЕ И ФАНЕРНЫЕ АРКИ

Клееные дощатые арки-наиболее эффективный вид несущих деревянных конструкций, особенно при круговом или стрельчатом очертании. Клееные фанерные арки в настоящее время применяют реже из-за трудоемкости их изготовления и дефицитности высококачественной фанеры.

Клееные арки обычно изготавливают с постоянным по длине арки прямоугольным поперечным сечением с h/b < 8. Сечения арок могут быть армированными. Как и клееные балки, арки образуются склеиванием досок. Комплектуются сечения арок аналогично сечениям клееных балок (см. 3.7, 4.1).

Криволинейные арки по статической работе более выгодны, чем прямолинейные треугольные, однако их изготовление более трудоемко. Для уменьшения изгибающего момента в арках треугольного очертания нормальные сжимающие силы прикладываются в узлах внецентренно. Для этого опирание в узлах выполняется неполным сечением высотой > 0,4 h (рис. 34, б, в).

Для обеспечения устойчивости при работе из плоскости сечения рекомендуется устраивать фанерные арки с двойной стенкой - двутаврового или коробчатого сечения (рис. 29, б). Пояса арок склеивают из досок с соблюдением правил, приведенных для клееных балок. Стенки арок выполняют из водостойкой строительной или бакелизированной фанеры толщиной не менее 10 мм. Требования к применяемой фанере и правила ее установки в сечении аналогичны фанерным балкам (глава V).

Опорные и ключевые шарниры арок рекомендуется проектировать следующих конструкций:

для арок пролетом до 30 м с затяжками и без них на опорах устраивают коробчатые металлические башмаки (рис. 35, а, б), а ключевой шарнир выполняют лобовым упором с закреплением полуарок деревянными накладками на болтах (рис. 35, в, г);

при пролете арок более 30 м в опорных и ключевых узлах устанавливают металлические башмаки с плиточным или валиковым шарниром (рис. 35, д, ё).

В клееных двутавровых и фанерных арках вблизи узлов устраивают из досок участки длиной 1 - 1,5 высоты арки сплошного прямоугольного сечения размером ЬХ к.

При больших пролетах арок размеры полуарок превышают допустимые габариты перевозимых транспортом конструкций. В этих случаях применяют монтажные стыки, которые располагают в зонах с невысокими значениями изгибающих моментов.

Различные конструктивные решения стыков приведены в [8; 13]. Наиболее надежны и просты в изготовлении стыки, выполняемые с помощью вклеенных стержней (рис. 36, а, б).

Схема конструктивного расчета дощатоклееных арок 1. Принимают размеры поперечного сечения арки по табл. 43 с учетом монтажных условий и сортамента пиломатериалов и определяют геомет-

	V а

ВидА

			4 It

Рис. 34. Треугольная арка со стальной затяжкой:

а - расчетная и геометрическая схемы; б-опорный узел; в - коньковый узел- /-клееный элемент; г-затяжка из круглой стали; 3 -траверса; 4 - парный хомут; 5-стальной башмак; 5 -упорная плита башмака; 7 - вклеенный стальной стержень; 8-

стыковая накладка

рические характеристики F, I, W я S. Можно воспользоваться выражением [21

h = kVM/b,

(91)

где k = 2,6...2,9; М - изгибающий момент в расчетном сечении, кН см; b - ширина сечения, см.

Рис. 35. Узлы круговых и стрельчатых арок:

а - опорный со стальным башмаком для арки с затяжкой; б - то же, без затяжки-в-ключевой с деревянными накладками; г-ключевой для стрельчатой арки с креплением стальными деталями; а - ключевой со стальным оголовком и плиточным шарниром; е - ключевой с валнковым шарниром; / - клееная арка; г - стальная затяжка, 3 -стальной башмак; 4 - анкерные болты; 5 - болты; б - деревянная накладка; 7 - опорная плита; S - плиточный шарнир; 9 - монтажные стыковые накладки; /О -оголовок нз стального гнутого или сварного профиля- - угловые профили; /г -вклеенные стержни; /3 - валнковый шарнир; /4 - ребра башмака;

15 - шайбы

ВадА

Рис. 36. Монтажные стыки клееных арок: а - на продольно-вклеенных стальных стержнях с накладками; б - на наклонно-вклеенных стержнях; / - арка; 2 - сварной башмак; 5 - стержни, вклеенные в древесину; - накладки; 5 - стяжные болты; 6 - вклеенные яояеречные стержни; 7- наклонные стержни, вклеенные в древесину; 5 - накладки, привариваемые на монтаже; Р -стальные стыковые накладки

2. Проверяют прочность и устойчивость сечения арки в плоскости изгиба при наиболее невыгодных сочетаниях нагрузок по формулам (21) - (26).

При определении гибкости арок расчетную длину принимают: для трехшарнирных круговых арок при любом расположении нагрузок /о= 0,58 s; для двухшарнирных при симметричной нагрузке /о= 0.35 s; при несимметричной - 0,58s; для двух- и трехшарнирных арок при кососимметричной нагрузке /о= ns/2Yn- Ф; для треугольных арок и трехшарнирных рам, а также для стрельчатых, если угол перелома в ключевом шарнире более 10°, /о = 0,5 S, а при меньших углах - /о= 0,58 s (здесь s-- полная длина дуги арки; фо- центральный угол полуарки в радианах (рис. 33, а)).

3. Проверяют устойчивость плоской формы деформирования по формулам (26) - (28) с учетом действительного закрепления кромок арки.

При выполнении проверок по пп.2 и 3 расчетные величины N и Мд принимают в сечении с наибольшим изгибающим моментом, а при определении I в формулу (23) подставляют значение сжимающей силы Nq в ключевом сечении арки.

4. Рассчитывают стальную затяжку на растяжение от действия наибольшей величины распора, а при наличии - и стык затяжки.

5. Проектируют и рассчитывают опорный и ключевой шарниры, которые следует выполнять однотипными.

Во всех узлах проверяют на смятие торец с учетом концентрации напряжений по формуле

о = N/FM < RcM akN, (92)

где N - расчетное сжимающее усилие; F- площадь смятия торца арки; Rwa - расчетное сопротивление древесины смятию под углом к волокнам; - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений, который определяют по графику (рис. 37, а).

Высоту упорной плиты принимают не менее 0,4 высоты сечения арки,

В узлах по рис. 34,6 и рис. 35, а,б:

проверяют на смятие торец арки по площади b X h(, от действия усилия в арке N, а также рассчитывают на изгиб упорную плиту пролетом, равным расстоянию между щеками башмака Ь;

определяют размеры опорной плиты Ьои и hon по расчету на действие реакции опоры и толщину плиты боп из условия изгиба;

рассчитывают сварные швы: крепящие упорную плиту к щекам - на усилие Ло, щеки к опорной плите - на усилие У и затяжку к щекам - на усилие Н.

В узле по рис. 34, в и рис. 35, в:

рассчитывают накладки на изгиб от момента М - Qej2\ рассчитывают болты по формулам:

1 - eje

< ТтшбЛср; 2 - eJBi 1 ш1пЯбЯср» (93)

0,J.

0,7 0,9 c/h S

Рис. 37. Графики коэффициентов: a-kii e-kci I-прн с/а = 0,25; г-прп с/я = 0,5 и а = О - 45»

где Q - расчетная поперечная сила в коньке арки от односторонней нагрузки.

В узле по рис. 35, д:

определяют размеры плиточного шарнира /пл и Япл из условия смятия стали;

проверяют на смятие торец арки на действие нормальной силы; величину he принимают не менее 0,4 h;

проверяют на изгиб стенку оголовка как двухконсольную балку пролетом {he - bu) 12 на нагрузку от отпора торца арки;

рассчитывают болты, крепящие оголовок к арке на действие поперечной силы от односторонней нагрузки по формуле

Nt = Qe i6 < Тб = 2,Ъд}пб,

где «б - число болтов по ширине арки;

рассчитывают сварные швы, крепящие элементы башмака и плиточного шарнира, на действие нормальной и поперечной силы.

В узле по рис. 35, е:

проверяют на смятие торец арки на действие нормальной силы в узле;

рассчитывают валиковый шарнир на смятие, срез и изгиб [12; 22], а также сварные швы башмака на действие нормальной и поперечной сил;

болты, прикрепляющие башмак к арке, рассчитывают по равнодействующему усилию максимально нагруженного болта от действия перерезывающей силыС и момента Мб= Qe (при односторонней временной нагрузке) по формуле

=/(WMiT =

где «g- число болтов в ряду; me- общее число болтов в башмаке; Tg- расчетная несущая способность одного болта в одном шве

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [ 15 ] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34