Проектирование одноэтажного каркасного здания из деревянных конструкций (стр. 3 из 4)
Находим значение коэффициента
, для чего сначала подсчитываем коэффициент 
по формуле 
Проверяем прочность сечения по формуле
Вывод: Прочность сечения обеспечена.
Проверяем клеевые швы на скалывание:
Вывод: Прочность клеевых швов на скалывание обеспечена.
Проверку устойчивости арки производим по формуле
.Считаем, что арка раскреплена по верхней кромке связями, которые ставятся через 3 м. Нижняя кромка не имеет раскреплений, т.е. вертикальные и горизонтальные связи по нижним поясам отсутствуют. Учитывая, что расчетная нагрузка в проверяемом выше сечении создает положительные изгибающие моменты, за расчетный участок lрпринимаем расстояние между связями, т.е. lр=3000 мм.
Подсчитываем коэффициенты:
при гибкости 
(коэффициент kф принят равным 1,0 ввиду небольшого изменения моментов на концах рассматриваемого участка lр).
Проверяем устойчивость арки
Вывод: Устойчивость обеспечена.
Однако арку необходимо проверить еще на устойчивость плоской формы деформирования с учетом сочетания нагрузок, которые вызывают отрицательные изгибающие моменты (растяжение в верхней кромке и сжатие в нижней). Расчетные усилия будут равны: M=-286,8 кНм, N=-299,434 кН.
Для такого случая имеем:
Величины коэффициентов, учитывающих закрепление из плоскости деформирования со стороны растянутой от момента М кромки. При m>4 (в нашем случае
) они имеют следующие значения: 
где
-центральный угол, рад, определяющий участок 
Проверяем устойчивость арки:
Вывод: Устойчивость обеспечена.
Проверяем устойчивость арки из плоскости:
где
Таким образом, принятое сечение арки удовлетворяет требованиям прочности и устойчивости.
4.2 Расчет затяжки
Максимальное усилие в затяжке
Н=113,925+347,288=461,213 кН.
Затяжка выполнена из двух стальных уголков марки ВСт3пс6-1.
Требуемая площадь уголков
а одного уголка
Принимаем уголок 90x90x7 (F=12,28 см2 > 11,3 см2).
4.3 Расчет узлов
Опорный узел.
Расчетные усилия: N=530,829 кН, Q=58,8 кН.
Конструкцию опорного узла принимаем с валиковым шарниром. Материал шарнира- сталь марки 10Г2С1 (Ry=310 МПа).
Рис.4 – схема опорного узла.
Расчет валикового шарнира на изгиб и упорных пластин на смятие производим на равнодействующую усилий N и Q в шарнире:
Принимая расстояние между упорными пластинками в арке
, находим величину изгибающего момента в валике: 
Требуемый момент сопротивления валика
;Принимаем валик диаметром d=75 мм. (W=41,4 см3 > 41,29 см3).
Проверяем валик на срез по формуле
.Принятый валик удовлетворяет требованиям прочности.
Толщину упорных пластин принимаем из условия смятия. Общая толщина пластин в арке и опорном башмаке должна быть не менее
Принимаем толщину пластин в арке равной 16 мм., а в опорном башмаке- 32 мм.
Торец арки проверяем на смятие. Величина напряжений смятия при действии расчетной продольной силы не должна превышать расчетного сопротивления смятию (RСМ=14 МПа). Усилие от шарнира передается на башмак длиной lб=600 мм. через гнутый швеллерный профиль двумя боковыми ребрами.
Площадь смятия торца арки под швеллером
Условие прочности
Прочность обеспечена.
На болты, присоединяющие оголовок, действуют усилия Nб, вызываемые поперечной силой:
.Необходимый диаметр болта определяем, исходя из его несущей способности, по изгибу:
.При n=2 (два болта) имеем
.Принимаем конструктивно два болта d=16 мм.
Упорную плиту башмака рассчитываем как балку на опорах, загруженную в середине пролета силой N. Максимальный изгибающий момент в такой балке
где l1=120 мм.- расстояние между боковыми пластинами опорного башмака.
Принимая ширину плиты b1=400 мм., находим требуемую толщину по формуле
.Принимаем толщину плиты равной 34 мм.
Размеры опорной плиты башмака назначаем из условия смятия опорной деревянной подушки под действием максимальной опорной реакции: A=263,55 кН, т.е.
.Принимая B=240 мм., найдем, что
.Принимаем L=400 мм. Толщина опорной плиты назначают из условия работы ее на изгиб. Опасными являются консольные участки для которых изгибающий момент
.Толщина опорной плиты должна быть не менее
.Принимаем
. Сварные швы, соединяющие детали узла между собой, рассчитываются в соответствии с требованиями СНиП II-23-81*. Нормы проектирования. Стальные конструкции.Коньковый узел.
Коньковый узел в целях унификации выполняем аналогично опорному, т.е. тоже с применением валикового шарнира. Усилия: в узле N=461,213 кН, Q=49,612 кН.
Расчет валикового шарнира на изгиб и упорных пластин на смятие производим на равнодействующую усилий N и Q в шарнире:
Рис.5 – схема конькового узла.
Принимая расстояние между упорными пластинками в арке
, находим величину изгибающего момента в валике: 
Требуемый момент сопротивления валика
;Принимаем валик диаметром d=75 мм. (W=41,4 см3 > 35,9 см3).
Проверяем валик на срез по формуле
.Принятый валик удовлетворяет требованиям прочности.
Толщину упорных пластин принимаем из условия смятия. Общая толщина пластин в арке и опорном башмаке должна быть не менее
Принимаем толщину пластин в левой полуарке равной 14 мм., а в правой- 28 мм.