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:


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: F см=200·400=800·10²(мм); напряжения смятия σ см=735.48·10³/800·10²=9.19(Мпа) σ см < 12.2(Мпа); площадь смятия рёбер под сварным профилем: F см=(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 =0.085ql ²=0.085·8.1·160²=176·10²(мм). Требуемый момент сопротивления:

W=δ ²/6=M/R и=1.76/220 δ ²=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/(R и ·1.2)

W =3450·10³/220·1.2=13·10³(мм³).

Требуемая толщина пластины: δ² =6·W/b пл=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:

d ²=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:

d ²=6·26·10³/100=1560 > δ =39.5(мм)

Принимаем δ 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 =Ö1.2·200·22²·2·220/6·152=237(мм)

Тогда длину опорной пластины конструктивно принимаем 750-2·237=300(мм).