Проектирование конструкций выставочного павильона в г. Соликамск

 – сумма квадратов расстояний  между рядами болтов.

    

    

    

     . 

    Так как арка в опорном узле опирается  неполным сечением через стальные башмаки и древесина испытывает смятие, то необходимо проверить условие

 – коэффициент, учитывающий  концентрацию напряжений под  кромками башмаков [2, п. 5.29].

 – площадь смятия под башмаком;

 – нормативное сопротивление  древесины смятию вдоль волокон,  определенное по [2, табл. 3], 

Проверка

Прочность узла обеспечена.

Размеры опорной  плиты назначаем конструктивно. 

2.5.2 Расчет узла крепления полуарки к верхнему кружальному кольцу

    Расчетные усилия в опорном узле .

    Расчет  ведется на равнодействующую усилий . 

I вариант

    Конструктивно узел решается в виде плиточного шарнира. (рис. 14).

    Материал шарнира – сталь марки С345 .

    Определяем  высоту плиточного шарнира из условия  его работы на смятия:

     ,

где – продольная сила в опорном узле;

 – расчетное сопротивление стали смятию, определенное по [3, табл. 52*] для стали С345;

 – ширина плиточного шарнира.

    Принимаем . 

    Болты работают и рассчитываются как двухсрезные  симметричные изгибаемые соединения. Принимаем диаметр болта 30мм.

    Определяем  расчетную несущую способность  болта на 1 срез исходя из двух условий:

    - из условия смятия древесины  ;

    - из условия изгиба болта  .

      – минимальная несущая способность болта на 1 срез.

    Требуемое количество болтов:

     , принимаем 10 болтов.

      – число расчетных швов  одного болта. 

    Из  условия размещения болтов назначаем  размеры башмака.

    Минимальные расстояния между осями болтов:

                – вдоль волокон  ;

                – поперек волокон  между осями нагелей  ;

                – поперек волокон  от кромки до оси нагелей  .

    

    Рис.14.

    Толщину башмака принимаем конструктивно 20мм. Проверяем условие, чтобы равнодействующая усилий в наиболее нагруженном болте от действия расчетной поперечной силы Q и момента в башмаке М_б не превышала его минимальной несущей способности.

    

где – равнодействующее усилие в максимально нагруженном болте;

– минимальная несущая способность  одного среза болта;

– расчетный момент в башмаке  ;

 – расстояние от оси шарнира до центра болтового соединения;

 – число болтов в крайнем  ряду, параллельном оси элемента;

 – общее число болтов  в башмаке;

 – расстояние между осями  болтов в направлении перпендикулярном оси элемента;

 – максимальное расстояние  между осями болтов в том  же направлении;

 – сумма квадратов расстояний  между рядами болтов.

    

    

    

     . 

    Проверка  конькового узла на смятие под углом  к волокнам.

    

 – коэффициент, учитывающий  концентрацию напряжений под  кромками башмаков [2, п. 5.29].

 – площадь смятия под  башмаком;

 – расчетное сопротивление  смятию древесины под углом  к волокнам [2, п. 3.1] 

    

 – нормативное сопротивление  древесины смятию вдоль волокон,  определенное по [2, табл. 3],

 – нормативное сопротивление  древесины смятию поперек волокон  в опорных частях конструкции,  определенное по [2, табл. 3], 

Проверка

Прочность узла обеспечена. 

II вариант

    Конструктивно узел решается в виде валикового  шарнира. (рис. 15).

    Материал  шарнира – сталь марки С345 .

    Радиус  цилиндрического шарнира определяем из условия его работы на срез и на изгиб:

    

 – расчетное сопротивление местному смятию при плотном касании, принимаемое согласно требованиям [3, п. 3.1].

    Принимаем стержень  

    Принимаем болты диаметром 30 мм.

    Количество  болтов и минимальные расстояния между осями болтов такие же, как  и в первом варианте.

    

    Рис.15. 
 
 
 

    Толщину башмака принимаем конструктивно 20мм. Проверяем условие, чтобы равнодействующая усилий в наиболее нагруженном болте от действия расчетной поперечной силы Q и момента в башмаке М_б не превышала его минимальной несущей способности.

    

где – равнодействующее усилие в максимально нагруженном болте;

– минимальная несущая способность  одного среза болта;

– расчетный момент в башмаке ;

 – расстояние от оси  шарнира до центра болтового  соединения;

 – число болтов в крайнем  ряду, параллельном оси элемента;

 – общее число болтов  в башмаке;

 – расстояние между осями болтов в направлении перпендикулярном оси элемента;

 – максимальное расстояние  между осями болтов в том  же направлении;

 – сумма квадратов расстояний  между рядами болтов.

    

    

    

     . 

    Проверка  конькового узла на смятие под углом  к волокнам.

    

 – коэффициент, учитывающий  концентрацию напряжений под  кромками башмаков [2, п. 5.29].

 – площадь смятия под  башмаком;

 – расчетное сопротивление  смятию древесины под углом  к волокнам [2, п. 3.1] 

    

 – нормативное сопротивление  древесины смятию вдоль волокон, определенное по [2, табл. 3],

 – нормативное сопротивление  древесины смятию поперек волокон  в опорных частях конструкции,  определенное по [2, табл. 3], 

Проверка

Прочность узла обеспечена. 
 
 
 
 
 

    3. Технико-экономические показатели

    Показатели  приведены в расчете на 1м² площади здания.

1. Расход древесины в деле ,

где – объем одной полуарки ;

 – количество полуарок, ;

 – площадь здания, ;

 

2. Расход  стали  ,

где – расход стали на одну конструкцию, ,

. 

3. Фактическая собственная масса несущей конструкции  ,

где – масса одной конструкции, ;

. 

4. Фактический коэффициент собственной массы  конструкции ,

где – нормативная нагрузка от собственной массы покрытия ;

 – нормативная снеговая нагрузка на покрытие ;

 – полезная нагрузка на покрытие ;

 – пролет несущей конструкции .

 

4. Меры защиты конструкций от загнивания и возгорания

    При проектировании деревянных конструкций  предусматриваются конструктивные меры их защиты от биологического разрушения, возгорания и действия химически агрессивной среды.

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

    Конструктивные  меры по предохранению и защите древесины  от гниения должны обеспечить:

1. устройство гидроизоляции от грунтовых вод, устройство сливных досок и козырьков для защиты от атмосферных осадков;
2. достаточную термоизоляцию, а при необходимости и пароизоляцию ограждающих конструкций отапливаемых зданий во избежание их промерзания и конденсационного увлажнения древесины;
3. 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 +0,5м. Торцы гнутоклееных арок и места соприкосновения с металлическими накладками в опорном и коньковом узлах защитить тиоколовой мастикой У-30с с последующей гидроизоляцией рулонным материалом.