Конструирование и расчет коньковых узлов

Конструкция коньковых узлов арочных конструкций зависит от пролета конструкций. При пролетах до 30м коньковый узел арок кругового очертания решается простым лобовым упором с закреплением полуарок между собой деревянными накладками на нагелях.

Коньковый узел арок кругового очертания решаем без эксцентриситета.

Необходимую высоту упора в арках кругового очертания определяем из расчета древесины на смятие.

где N-продольное усилие в коньковом узле, оно равно максимальному значению распору Н_а в арке: N=Н_а=163, 215кН;

R_см^ll- расчетное сопротивление древесины смятию вдоль волокон с учетом породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания.

При этом h_yn должна быть не менее 0.4 высоты поперечного сечения арки.

Принимаем h_yn=0.4*59, 5=23, 8см=240мм.

Для обеспеченности лучшей шарнирности конькового узла в арках кругового очертания за пределами лобового упора полуарки симметрично подрезаются под углом 50-45⁰ к оси арки.

Поперечная сила Q в коньковом узле арки воспринимается парными деревянными накладками, которые шпильками соединяются с арками.

Длина накладок принимается не менее 2.5 высоты поперечного сечения арки.

l_H =2, 5∙ h =1487, 5мм = 1500 мм.

Шириной сечения накладок b_H задаемся в пределах 2/3 ширины поперечного сечения арки b м и корректируем ее в соответствии с сортаментом по ГОСТ 24454-80.

b_H =2/3*16=10, 67см. Принимаем 12, 5 см в соответствии с сортаментом.

Для клееных конструкций учитываем острожку с двух сторон по 0.5-0.75мм. Диаметром шпилек d предварительно задаемся в соответствии с ГОСТ 2590-88: d=20мм.

Из условия размещения нагелей (шпилек) устанавливаем расстояние между рядами шпилек е₁ и е₂. Шпильки, как правило, устанавливаются, в два ряда с каждой стороны стыка и по две шпильки в ряду. При этом расстояние от края накладок до первого ряда шпилек следует принять не менее 7d, между средними рядами шпилек е₁=14d=14*20=280мм=28 см.

Требуемая высота сечения накладок определяется из условия их работы на изгиб от действия поперечной силы

где – погонная снеговая нагрузка, кН/м; L – пролет арки, м.

где – изгибающий момент, кНсм.

R_и – расчетное сопротивление древесины изгибу принимается в зависимости от ширины поперечного сечения накладки, породы древесины, условий эксплуатации и класса ответственности здания, кН/см².

При этом должно выполняться условие h_H> 9.5d; окончательная высота поперечного сечения накладок должна быть принята в соответствии с сортаментом пиломатериала ГОСТ 24454-80*Е и с учетом острожки. Принимаем .

Достаточность принятого количества шпилек проверяется по формулам:

где R₁ и R₂ – усилия, приходящиеся на первый и второй ряд шпилек, кН;

Т_мин – минимальное значение несущей способности одного среза нагеля (шпильки), кН;

n_ср – количество срезов одной шпильки;

n_δ – количество шпилек в ряду. Принимаем n_δ =4.

Минимальное значение несущей способности Т_мин одного среза шпильки определяется, кН:

1. из условия смятия древесины арки при ширине поперечного сечения b

где – для арок кругового очертания принимается для угла α =90˚.

2. из условия смятия древесины накладок шириной b_Н

где принимается для угла 90˚;

3. из условия работы шпилек на изгиб

где при определении коэффициента следует рассматривать наибольшее значение угла α.

В формулах по определению несущей способности все геометрические параметры подставляются в см.