Конструирование сечения наиболее нагруженной двухшарнирной деревянной арки для опалубки купола

Опалубка сомкнутого свода принята в виде пространственной вязанной системы в деревянном исполнении, покрытой фанерой и повторяющей очертание возводимой конструкции. Несущим остовом опалубки являются 10 перекрещивающихся двухшарнирных арок (отмечены на рисунке 2.20 зеленым цветом). Сечение арки принято составным из досок, соединяющихся на металлических нагелях.

Рисунок 2.20. Конструкция опалубки сомкнутого свода (КПм1).

В качестве расчетной выбрана наиболее нагруженная крайняя арка.

Сбор нагрузок и расчет в целом выполнен с набором предпосылок:

1. В качестве конструкционного ма

2. Толщина слоя торкретбетона в соответствии с ранее разработанным конструктивным решением свода составляет 200 мм.

3. Производство работ по нанесению торкретбетона осуществляется в летний период, вследствие чего величина снеговой нагрузки и веса утеплителя опалубки в расчетах не учитывалась.

4. Приконьковая часть арки нагружена только собственным весом ввиду устройства сквозного отверстия в воссоздаваемой конструкции свода.

5. Расчетные характеристики сопротивляемости древесины приняты как для сосны 3 сорта.

Нормативная нагрузка от наносимого торкрет бетона на погонный метр половины арки:

- В нижней точке:

(2.5);

- В верхней точке:

Расчетное значение нагрузки при коэффициенте надежности по нагрузки соответственна равна:

Статический расчет арки произведен в проектно-вычислительном комплексе SCAD с разбивкой арки на конечные элементы через 0, 5 метра по линии пролета арки. Координаты точек арки приведены в таблице 2.12. Расчетная схема и эпюры усилий

Таблица 2.12.

Геометрические параметры расчетной арки

Рисунок 2.21. Расчетная схема арки при загр

Рисунок 2.22. Расчетная схема арки при загружении нагрузкой от наносимого торкретбетона.

Рисунок 2.23. Эпюра изгибающих моментов M в наиболее нагруженной арке опалубки (кН х м).

Рисунок 2.24. Эпюра продольных усилий N

Рисунок 2.25. Эпюра поперечных усилий Q в наиболее нагруженной арке опалубки (кН).

Толщину одной доски для набора сечения арки выбираем из условия:

(2.6)

Где a – высота сечения доски

R – радиус кривизны арки.

Принимаем доску толщиной 17 мм.

Принимаем сечение арки из 15 досок 150 х 17 (h) мм.

Высота сечения арки:

(2.7);

Площадь сечения:

(2.8);

Момент с

(2.9);

где k_w = 0.85 – коэффициент, принимаемый по [13, т. 13]

Гибкость:

(2.10)

где:

(2.11);

Где S – длина дуги арки.

(2.12)

где b и h - ширина и высота поперечного сечения элемента, см.

n _ш - расчетное количество швов в элементе, определяемое числом швов, по которым суммируется взаимный сдвиг элементов;

l _о - расчетная длина элемента, м

n _с - расчетное количество срезов связей в одном шве на 1 м элемента (при нескольких швах с различным количеством срезов следует принимать среднее для всех швов количество срезов);

k _с - коэффициент податливости соединений, который следует определять по формулам [13, т. 13]

(2.13)

(2.14)

Коэффициент продольного изгиба:

(2.15)

Где А = 3000 для древесины, согласно [13, п. 4.3].

Коэффициент, учитывающий дополнительный момент от продольной силы вследствие прогиба элемента:

(2.16)

Производим проверку в месте действия максимального момента:

(2.17)

Принятое сечение 150 х 255(h) мм из 15 досок сечением 150 х 17(h) мм удовлетворяет условиям прочности.