Усилия в раме, конструктивный расчет

Статический расчет рам ведется по общим правилам строительной механики с использованием стандартных программ расчета строительных конструкций на ПЭВМ. Расчетным сечением рам является сечение в карнизном узле с максимальным изгибающим моментом. Из распечаток статических расчетов выбираются также значения продольных и поперечных сил в коньковом и опорном узлах рам.

Конструктивный расчет рам заключается в подборе поперечного сечения по формулам для сжато-изгибаемых элементов в соответствии со СНиП П-25-80 (п.п. 6.25...6.27) [2],

Устойчивость плоской формы деформирования трехшарнирных рам проверяется по формуле (3.24) главы 3. При этом для рам из прямолинейных элементов, если угол между осями ригеля и стойки более 130°, и для гнутоклееных рам расчетную длину элемента следует принимать равной длине полурамы по осевой линии. При угле между ригелем и стойкой менее 130° расчетную длину элемента принимают равной длинам ригеля и стойки по внешней кромке.

Коньковые узлы рам конструируются и рассчитываются аналогично коньковым узлам трехшарнирных арок .

Опорный узел рам решается обычно простым лобовым упором деревянной стойки в металлический башмак . Распор рам передается непосредственно на фундамент или воспринимается подпорной стенкой или затяжкой, расположенной ниже уровня пола. Опорный узел рамы пролетом 60 м (в порту г. С-Петербурга) в безметальном варианте (стеклопластиковые накладки и болты)

Расчет опорного узла заключается в следующем:

- проверяются скалывающие напряжения в древесине в опорном сечении рам по известной формуле Журавского

- находится требуемая высота металлического башмака Ам.б -НI ЬЛсм.9о — (из условия смятия поперек волокон древесины стойки рамы от действия распора);

- толщина вертикальной пластины определяется расчетом пластины на изгиб, боковые накладки обычно назначаются конструктивно толщиной 8.. .20 мм;

- металлический башмак фиксируется в стойке рамы конструктивным болтом диаметром 12... 16 мм, а к фундаменту крепится двумя анкерными болтами диаметром 20.. .24 мм, работающими на срез и растяжение.

Сетчатые своды

Кружально-сетчатые своды являются наиболее распространёнными пространственными конструкциями. Состоят они из косяков (цельных или клеефанерных). Пролёт сводов из цельных косяков l = 12-20 м, из клеефанерных l = 20-100 м.

Основные узлы сетки образуются из трёх косяков, один из которых является сквозным и проходит через узел не прерываясь, а два других набегающих косяка примыкают к сквозному.

В зависимости от конструкции косяков и их соединения между собой различают:

· безметальные кружально-сетчатые своды системы архитктора С.И.Песельника;

· кружально-сетчатые своды с узлами на болтах системы Цолльбау;

· своды из составных клеефанерных косяков.

19, расчет сетчатого свода Кружально-сетчатый свод представляет собой сложную пространствен­ную стержневую систему, точный расчет которой весьма сложен. В практике применяют расчет по приближенно­му методу, точность которого, как показали многочис­ленные опыты, вполне достаточна для использования при проектировании и правильно отражает действительную работу этой конструкции. Этот метод состоит в следую­щем.

Из свода нормально к его оси выделяют расчетную полосу шириной, равной шагу сетки с. В соответствии со схемой свода выделенную поло­су рассматривают как плоскую двух- или трехшаряирную арку постоянной жесткости, нагруженную приходящейся на нее нагрузкой. Площадь сечения арки прини­мают равной площади ,сечения двух косяков, а момент инерции арки приравнивают моменту инерции одного косяка (в кружально-сетчатом своде из клеефанерных косяков с бесшарнирным узлом момент - инерции арки приравнивают моменту инерции двух косяков).

В каждом узле сетки обычного свода изгибающий момент воспринимается полностью только одним сквоз­ным косяком. Полученный из расчета изгибающий мо­мент М_а, действующий в плоскости арки, не совпадает с плоскостью сквозного косяка, что дополнительно вызы­вает в косяках крутящий момент, одинаково восприни­маемый обоими косяками (сквозным и набегающим). Если представить изгибающий момент, действующий в данном сечении, в виде силы N,приложенной с соответ­ствующим плечом по отношению к центру рассчитывае­мого сечения, то изгибающий момент М₁, вос­принимаемый сквозным косяком, будет создаваться со­ставляющей N', а составляющие N", действующие нор­мально к осям косяков, создадут в них крутящие момен­ты М".

Таким образом, изгибающий момент в сквозном косяке

где М_а — расчетный момент в арке; α — угол между косяками и об­разующей свода.

Крутящий момент в расчете косяков обычно не учи­тывают, так как он в основном воспринимается насти­лом, прикрепляемым к косякам.

В бесшарнирном узле из клеефанерных косяков, где оба направления косяков воспринимают изгибающий момент,

Благодаря пространственной работе покрытия на зна­чение изгибающих косяки моментов оказывают влияние жесткие фронтоны, которые увеличивают жесткость по­крытия и уменьшают прогибы и изгибающие моменты в косяках. Разгружающее действие жестких фронтонов определяют коэффициентом К_ф, в зависимости от отношения B/S_Д, где В — расстояние между жест­кими фронтонами; S_Д — длина дуги поперечного сечения свода.

Таким образом, расчетный изгибающий момент в ко­сяке

а в бесшарнирном варианте из клеефанерных косяков

Купол из сомкнутых сводов образует в плане правиль­ный многоугольник и состоит из одинаковых секторов (рис. 1 и 2), являющихся частью цилиндричес­кого свода. Смежные секторы сомкнутого свода соеди­няются между собой специальными ребрами, называе­мыми гуртами. Шаг сетки с, угол y между косяками и угол a между нижними ребрами косяков и образующей свода принимают такими же, как в цилиндрических кружально-сетчатых сводах.

Косяки, примыкающие к гуртам, соединены с ними «по месту». Гурт имеет эллиптическое очертание, кото­рое при f £ Lc/5 может быть практически заменено ок­ружностью, построенной по трем точкам - одна посере­дине и две по концам гурта. Для покрытий, особенно где косяки сетки клееные, целесообразно гурты выполнять также клееными - либо из стандартных косяков, как кружальные арки, либо из пакета гнутых досок, как клееные арки.

Нижнее распорное кольцо, имеющее очертание пра­вильного многоугольника, может быть из стали или же­лезобетона либо металлодеревянным из горизонтальных шпрёнгельных ферм, где изгибающие моменты воспри­нимаются деревянным поясом, а замкнутая многоуголь­ная схема металлических шпренгелей воспринимает растягивающие усилия от распора. Верхнее сжатое коль­цо решают обычно по принципу многослойной кружаль­ной арки.