Реферат: 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
Rcм=Rc=Rи=12.2(Мпа). Требуемая площадь смятия:
 |
Исходя из этих размеров, назначаем ширину и длину башмака соответственно 200 и
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: Fсм=200·400=800·10²(мм); напряжения смятия σсм=735.48·10³/800·10²=9.19(Мпа)
σсм < 12.2(Мпа);
площадь смятия рёбер под сварным профилем: Fсм=(2·4+12)·δ=20·δ;
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=0.085ql²=0.085·8.1·160²=176·10²(мм). Требуемый момент сопротивления:
W=δ²/6=M/Rи=1.76/220
δ²=6·80=480 δ=21.9(мм). Принимаем
лист толщиной 20(мм).
 |
Концевые части пластины оголовка подвергаются изгибу как консольные от равномерно распределённой нагрузки интенсивностью, соответствующей напряжениям смятия по всей внутренней площадке оголовка от нормальной силы:
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=379·0.135²/2 М=3.45(кн·м).
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности): W=M/(Rи·1.2)
W=3450·10³/220·1.2=13·10³(мм³).
Требуемая толщина пластины: δ²=6·W/bпл=6·13·10³/200=390 > δ=19.75(мм).
Принимаем толщину пластины 20(мм).
Расчёт упорного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10³·50=6950·10³(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10³/220·1.2=26·10³(мм³)
При ширине штыря b=100(мм) требуемая толщина:
d²=6·26·10³/100=1560 > δ=39.5(мм)
Принимаем δ=40(мм).
Расчёт спаренного штыря производим на изгиб как консоли. Изгибающий момент:
M=Q·50=139·10³·50=6950·10³(н·мм)
Требуемый момент сопротивления(с учётом пластичности):
W=6950·10³/220·1.2=26·10³(мм³)
При ширине штыря b=90(мм) требуемая толщина:
d²=6·26·10³/100=1560 > δ=39.5(мм)
Принимаем δS=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 пластины определяем так же, как при расчёте пятого шарнира: x=Ö1.2·200·22²·2·220/6·152=237(мм)
Тогда длину опорной пластины конструктивно принимаем 750-2·237=300(мм).